液压执行机构是实现汽车驱动、制动、转向的关键部分,其结构与性能与整车的性能直接相关。随着汽车在智能、电动、集成方面的要求日益提高,传统液压执行机构的缺点也日益凸显。在结构上,由于其采用电子阀实现压力控制,需要质量与体积较大的阀体;在性能上,介质通过电子阀时会产生较大的能量损失。同时高速电磁阀的成本也较高。因此需要一种新式的执行机构来满足日益增长的结构与性能上的需求。本文针对自动变速器中的多片离合器,提出了一种电控液压执行机构的构型与设计方案,其显著优势在于结构简单,质量与体积小,并且效率更高。同时以该种泵控执行机构为研究对象,通过对现有非线性控制方法的研究与对比分析,提出了一种基于模型的非线性三步法控制器来控制执行机构内部压力,进而实现多片离合器的接合与分离。本文通过结构设计、建模仿真、台架搭建与快速原型验证分析验证了该种非线性控制方法相比于PID控制器的优势。本文具体研究内容如下:1.设计了一种多片离合器液压执行机构新构型。该液压执行机构采用泵控的方式,主要组成部件包含电动直驱有刷电机、定容式外啮合齿轮泵、高度集成的阀体、液压分离轴承以及多片离合器等。首先通过对比与选型,选择参数合适的部件,其次对阀体结构、内部油路、以及执行机构其他的连接部件进行设计,最后选择量程合适且精确度足够高的液压传感器与位移传感器。2.针对执行机构的组成部件进行建模,并通过数学推导,得到执行机构的数学模型,之后对模型中的每一项的物理意义进行了分析,并通过量纲分析法定性的验证了所建立的模型的合理性。利用AMESim搭建系统的物理模型。通过物理模型研究分析了模型中不同参数对于系统压力的影响,进而通过合理的假设,将数学模型简化。3.在分析对比现有的非线性控制方法的基础上,设计了一种基于模型的非线性三步法控制器。通过理论分析证明了该种控制算法具有一定的鲁棒性。并在Matlab/Simulink中对控制器进行了建模仿真。通过典型试验信号输入,将非线性三步法控制器与PID控制器进行对比。仿真结果表明基于模型的非线性三步法控制器的控制精度更高,并且响应速度比PID控制器更快。4.搭建执行机构试验台,基于Xpc Target进行开环与闭环实验。在不同的压力信号输入下,对比执行机构在非线性三步法控制器与PID控制器下的控制效果。实验结果表明基于模型的非线性三步法控制器不仅继承了PID控制器设计简单的优势,同时减少了系统标定的工作量,并且可以很好的反映系统的动态特性,响应速度更快,振荡以及稳态误差更小。