一种商用车驾驶室悬置布置优化方法技术

本发明专利技术公开了一种商用车驾驶室悬置布置优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1）建立优化目标函数、确定优化变量与约束条件；2）建立优化输入状态变量与输出状态变量；3）建立商用车平顺性计算Simulink模型；4）将目标函数、优化变量与平顺性计算Simulink模型关联；5）应用粒子群算法实现商用车驾驶室悬置布置优化，输出最优结果。这种方法具有良好的可行性与适用性，可缩短商用车开发周期与成本，针对不同商用车车型仅需要重新生成后缀为acf、adm、m的文件，通用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种商用车驾驶室悬置布置优化方法
本专利技术涉及商用车
，具体是一种商用车驾驶室悬置布置优化方法。
技术介绍
随着社会经济发展，商用车的使用量逐年增加，其平顺性已经成为车辆技术水平的重要评价标准，使用者也对商用车的汽车平顺性也提出更高要求。驾驶室悬置布置位置与角度对商用车平顺性具有重要的影响，但目前各大商用车生产商在整车开发中都通过试验对平顺性进行优化，如更换悬置、改变悬置位置与角度等方法，仅通过少量试验不一定能改善平顺性，试验具有盲目性，造成平顺性优化周期长、成本高。大多数商用车生产商与高校科研单位对平顺性优化时，多用多体动力学软件ADAMS或利用数学软件MATLAB的进行优化，二者各有优缺点，多体动力学软件ADAMS优点是能建立较为准确的仿真模型，如可建立柔性元件，充分考虑柔性元件对商用车平顺性的影响，缺点是仿真计算时间长，且通过其内置的优化模块进行优化结果并不准确，不能实现智能优化；数学软件MATLAB优点是能利用微分方程等数学公式进行建模计算，仿真计算时间短，强大的函数库与编程功能便于智能优化实现，缺点是难以考虑结构柔性、非线性以及细节结构等因素对平顺性的影响。充分利用二者的优点可应用智能算法快速求得目标商用车基于平顺性的悬置布置优化结果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种商用车驾驶室悬置布置优化方法。这种方法具有良好的可行性与适用性，可缩短商用车开发周期与成本，针对不同商用车车型仅需要重新生成后缀为acf、adm、m的文件，通用性好。实现本专利技术目的的技术方案是：一种商用车驾驶室悬置布置优化方法，包括如下步骤：1)建立优化目标函数、确定优化变量与约束条件：在数学软件MATLAB中根据目标商用车驾驶室悬置布置优化的目的建立优化目标函数f(X)、优化变量X以及约束条件，其中，驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置在驾驶室坐标系的YOZ平面上与Y轴形成的夹角以及悬置质心与XOZ平面的直线距离为优化变量X，其过程为：(1)建立优化目标函数：假设，总座椅振动加速度频率加权均方根值为aw0’则aw0如公式(1)所示：式中，awx、awy、awz分别为座椅x、y、z轴向加速度频率加权均方根值，采用公式(2)计算：式中，Ga(f)为对座椅面各向加速度时域历程at进行频谱分析得到的功率谱密度函数；w(f)为频率加权函数，分别如公式(3)、(4)、(5)所示：x轴为公式(3)：y轴为公式(4)：z轴为公式(5)：(2)确定优化变量X：优化变量X如公式(6)所示：X＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)(6)，式中，x1,x2,x3,x4分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置安装后上端点与下端点的连线与Y轴形成的夹角，夹角所在的平面与驾驶室坐标系的YOZ平面平行，x5,x6,x7,x8分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置质心与驾驶室坐标系的XOZ平面的直线距离；(3)建立约束条件：约束条件如公式(7)所示：式中，θil(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装角度约束下限，θiu(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装角度约束上限，xil(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装位置约束下限，xiu(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装位置约束上限；2)建立优化输入状态变量与输出状态变量：在多体动力学软件ADAMS/Car的专家模式中根据优化变量建立输入状态变量，根据目标函数需要建立输入输出状态变量，其过程为：将多体动力学软件ADAMS/Car切换到专家模式，在系统元素中新建如下状态变量：输入状态变量1、输入状态变量2、输入状态变量3、输入状态变量4、输出状态变量1、输出状态变量2、输出状态变量3，其中，输入状态变量1、2、3、4分别用于给商用车驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置以及右后悬置上端点与下端点的连线Y轴形成的夹角赋值，输出状态变量1、2、3分别用于将座椅面上传感器x、y、z向加速度的时域信号ax(t)、ay(t)、az(t)输出；3)建立商用车平顺性计算Simulink模型：在多体动力学软件ADAMS/Control中新建模型输出控制，设置输入输出信号后进行平顺性仿真得到后缀为acf、adm、m的文件；建立基于ADAMS+MATLAB的商用车计算模型，并同Simulink模块库中的Simin与Simout模块连接，组成优化计算的关键文件：adams_sys.slx，其过程为：(1)在多体动力学软件ADAMS/Car中调出Controls模块，新建模型输出控制，设置输入信号为输入状态变量1、输入状态变量2、输入状态变量3及输入状态变量4；输出信号为输出状态变量1、输出状态变量2及输出状态变量3；目标软件选择为MATLAB；(2)在多体动力学软件ADAMS/Car中进行目标商用车的平顺性仿真，生成文件后缀为adm、m、acf的文件；(3)将后缀为adm、m、acf的文件复制到MATLAB的工作目录，在MATLAB中打开后缀为m的文件，更改输入为输入状态变量1、输入状态变量2、输入状态变量3及输入状态变量4，输出为输出状态变量1、输出状态变量2及输出状态变量3，保存后在命令窗口输入adams_sys，生成目标商用车的Simulink计算模块；(4)将生成的目标商用车Simulink计算模块与Simulink中Simin与Simout模块连接，形成adams_sys.slx文件，以便优化时设计变量的输入与仿真结果输出；4)将目标函数、优化变量与平顺性计算Simulink模型关联：在MATLAB中通过预定义函数将目标函数、优化变量与adams_sys.slx文件关联，其过程为：(1)采用MATLAB中的assignin函数将粒子群算法产生或更新的优化变量X赋值给adams_sys.slx中的输出状态变量1、输出状态变量2、输出状态变量3、输出状态变量4，从而使优化变量与adams_sys.slx文件关联；(2)采用MATLAB中的global函数将Simout模块将仿真输出的座椅加速度响应时域信号定义为全局变量，以便目标函数计算时使用，从而将目标函数与adams_sys.slx文件关联；5)应用粒子群算法实现商用车驾驶室悬置布置优化，输出最优结果，其过程为：(1)粒子群参数设置与选择：假定，优化变量维数Dim为8，种群规模大小SwarmSize与最大迭代次数MAXIter越大，系统优化结果通常会越好，但会造成优化时间过长，种群规模通常选择为100，最大迭代次数通常选择为[100，200]；(2)粒子速度更新与位置更新如公式(8)、(9)所示：vid＝widvid+c1rand(1)(pid-xid)+c2rand(1)(pgd-xid)(8)，xid＝xid+vid(9)，其中，vid代表粒子的速度，pid代表局部最优解，pgd代表全局最优解，xid代表例子当前的位置，即优化变量；wid代表惯性权重因子，其取值范围为[0,1]，rand(1)可以产生一个[0,1]区间内的随机数，c1、c2是学习因子，取值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种商用车驾驶室悬置布置优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立优化目标函数、确定优化变量与约束条件：在数学软件MATLAB中根据目标商用车驾驶室悬置布置优化的目的建立优化目标函数f(X)、优化变量X以及约束条件，其中，驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置在驾驶室坐标系的YOZ平面上与Y轴形成的夹角以及悬置质心与XOZ平面的直线距离为优化变量X，其过程为：(1)建立优化目标函数：假设，总座椅振动加速度频率加权均方根值为aw0，则aw0如公式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种商用车驾驶室悬置布置优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立优化目标函数、确定优化变量与约束条件：在数学软件MATLAB中根据目标商用车驾驶室悬置布置优化的目的建立优化目标函数f(X)、优化变量X以及约束条件，其中，驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置在驾驶室坐标系的YOZ平面上与Y轴形成的夹角以及悬置质心与XOZ平面的直线距离为优化变量X，其过程为：(1)建立优化目标函数：假设，总座椅振动加速度频率加权均方根值为aw0，则aw0如公式(1)所示：式中，awx、awy、awz分别为座椅x、y、z轴向加速度频率加权均方根值，采用公式(2)计算：式中，Ga(f)为对座椅面各向加速度时域历程at进行频谱分析得到的功率谱密度函数；w(f)为频率加权函数，分别如公式(3)、(4)、(5)所示：x轴为公式(3)：y轴为公式(4)：z轴为公式(5)：(2)确定优化变量X：优化变量X如公式(6)所示：X＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)(6)，式中，x1,x2,x3,x4分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置安装后上端点与下端点的连线与Y轴形成的夹角，夹角所在的平面与驾驶室坐标系的YOZ平面平行，x5,x6,x7,x8分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置质心与驾驶室坐标系的XOZ平面的直线距离；(3)建立约束条件：约束条件如公式(7)所示：式中，θil(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装角度约束下限，θiu(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装角度约束上限，xil(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装位置约束下限，xiu(i＝1,2,3,4)分别为驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置、右后悬置的安装位置约束上限；2)建立优化输入状态变量与输出状态变量：在多体动力学软件ADAMS/Car的专家模式中根据优化变量建立输入状态变量，根据目标函数需要建立输入输出状态变量，其过程为：将多体动力学软件ADAMS/Car切换到专家模式，在系统元素中新建如下状态变量：输入状态变量1、输入状态变量2、输入状态变量3、输入状态变量4、输出状态变量1、输出状态变量2、输出状态变量3，其中，输入状态变量1、2、3、4分别用于给商用车驾驶室左前悬置、右前悬置、左后悬置以及右后悬置上端点与下端点的连线Y轴形成的夹角赋值，输出状态变量1、2、3分别用于将座椅面上传感器x、y、z向加速度的时域信号ax(t)、ay(t)、az(t)输出；3)建立商用车平顺性计算Simulink模型：在多体动力学软件ADAMS/Control中新建模型输出控制，设置输入输出信号后进行平顺性仿真得到后缀为acf、adm、m的文件；建立基于ADAMS+MATLAB的商用车计算模型，并同Simulink模块库中的Simin与Simout模块连接，组成优化计算的关键文件：adams_sys.slx，其过程为：(1)在多体动力学软件ADAMS/Car中调出Controls模块，新建模型输出控制，设置输入信号为输入状态变量1、输入状态变量2、输入状态变量3及输入状...

【专利技术属性】
技术研发人员：何水龙，陈科任，许恩永，王伟，欧阳励，伍建伟，唐荣江，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45