一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1）确定目标牵引车平顺性模型；2）建立振动微分方程组；3）利用S函数表达非线性阻尼；4）建立非线性阻尼平顺性仿真模型；5）建立平顺性优化目标函数与优化区间；6）采用粒子群算法进行迭代寻优。这种方法能克服现有方法只能对定值的等效阻尼进行优化，从而使得优化结果不准确、不可靠的问题，这种方法能对悬架非线性阻尼进行优化，从而提高参数优化的可靠性与准确程度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法
本专利技术涉及牵引车技术，具体是一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法。
技术介绍
随着国内工业与经济发展，牵引车使用数量逐年增加，使用者对其平顺性也提出了更高的要求。悬架作为影响汽车平顺性的主要部件之一，其参数优化早已成为各企业、高校的重要研究内容。当前国内外利用MATLAB软件对汽车平顺性进行仿真与优化的研究大多对实际情况进行如下假设：阻尼力是其速度的线性函数，即将阻尼视为定值，于牵引车平顺性分析而言，此假设与实际情况相差较大，在现实应用中，牵引车使用阻尼件多是随压缩或拉伸速度变化的非线性阻尼曲线。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法。这种方法能克服现有方法只能对定值的等效阻尼进行优化，从而使得优化结果不准确、不可靠的问题，这种方法能对悬架非线性阻尼进行优化，从而提高参数优化的可靠性与准确程度。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法，与现有技术不同处在于，包括如下步骤：1)确定目标牵引车平顺性模型：依据目标牵引车的结构特点确定的半车平顺性模型，所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮1与后轮2下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，模型中各参数的含义如下表所示：2)建立振动微分方程组：依据步骤1)确定的目标牵引车半车平顺性模型与牛顿第二定律，对各质量体进行受力分析可建立振动微分方程组如公式(1)所示：3)利用S函数表达非线性阻尼：采用如下步骤实现非线性阻尼拟合：(1)获得目标商用车悬架的阻尼特性曲线点；速度/(mm/s)-520-390-260-130-52052130260390520阻尼力/N107089070047028008802140279032903720(2)采用线性方程分段表达非线性，得到如公式(2)所示的方程组：(3)在MATLAB/Simulink软件中的S函数中采用函数语句对步骤(2)中的方程组(2)进行表达，从而得到目标牵引车悬架非线性阻尼的Simulink模块，此模块可以对输入的拉伸或者压缩速度进行判断，从而输出对应的阻尼力；4)建立非线性阻尼平顺性仿真模型：依据步骤2)建立的微分方程组与步骤3)建立的悬架非线性阻尼Simulink模块在MATLAB/Simulink软件中建立目标商用车平顺性模型；5)建立平顺性优化目标函数与优化区间：平顺性优化目标函数aw0如公式(3)所示：aw0＝aw1+aw2+aw3(3)，式中，aw1、aw2、aw3分别为目标牵引车以30km/h、60km/h、90km/h的车速行驶于B级路面时的座椅垂直振动加速度频率加权均方根值，可采用公式(4)获得：其中，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，可采用公式(5)获得：优化区间过程如下：(1)确定优化变量如公式(6)所示：(2)将各变量原始值的正负20％作为优化区间，如下表1所示：表1优化变量原始值优化上限优化下限kfs540000648000432000krs500000060000004000000kc11.3851.6621.108kc21.4621.75441.1696kc31.7692.12281.4152kc42.4362.92321.9488kc55.3856.4624.308kc616.9220.30413.536kc716.1519.3812.92kc8564kc93.8464.61523.0768kc103.3083.96962.6464；6)采用粒子群算法进行迭代寻优：其过程为：(1)初始化粒子群：初始化优化变量维数Dim、种群规模大小SwarmSize、最大迭代次数MAXIter、粒子的位置vid与速度xid；(2)给优化变量X赋值：将粒子群算法产生的初始优化变量通过MATLAB中assign函数赋值到Simulink模型中；(3)调用目标牵引车平顺性仿真模型：通过MATLAB中的sim函数调用Simulink模型，并设置仿真时间为30s；(4)调用悬架非线性阻尼Simulink模型，根据输入的悬架阻尼拉伸或压缩速度进行判断，增益后输出阻尼力；(5)平顺性仿真模型根据输出的阻尼力计算座椅垂直振动加速度时域信号；(6)判断仿真时间是否达到30s设定值，若是，则进行下一步计算，若否，则重复步骤(3)到步骤(6)；(7)根据座椅垂直振动加速度时域信号计算频率加权均方根值；(8)判断优化迭代次数是否达到最大迭代次数MAXIter设定值，若是，则输出最优结果，若否，则更新粒子群，并重复步骤(2)到步骤(8)。这种方法能克服现有方法只能对定值的等效阻尼进行优化，从而使得优化结果不准确、不可靠的问题，这种方法能对悬架非线性阻尼进行优化，从而提高参数优化的可靠性与准确程度。附图说明图1为实施例方法的流程示意图；图2为实施例中目标牵引车的平顺性模型示意图；图3为为实施例中粒子群算法优化流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的内容作进一步的阐述，但不是对本专利技术的限定。实施例：参照图1，一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法，包括如下步骤：1)确定目标牵引车平顺性模型：依据目标牵引车的结构特点确定的半车平顺性模型，如图2所示,所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮1与后轮2下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，模型中各参数的含义如下表所示：符号含义数值单位mp驾驶员及座椅质量100kgmc驾驶室质量1100kgmb二类底盘状态簧载质量6230kgmfu前桥非簧载质量716kgmru1后桥非簧载质量1728kgmru2后桥非簧载质量2728kgJc驾驶室绕其质心的y轴转动惯量990kg·m2Jb二类底盘状态簧载质量绕其质心的y轴转动惯量24610kg·m2J后桥平衡悬架绕其质心的y轴转动惯量615kg·m2kp座椅刚度20000N·m-1kfc驾驶室前悬置刚度24000N·m-1krc驾驶室后悬置刚度56000N·m-1kfs前悬架刚度560000N·m-1krs后悬架刚度5000000N·m-1kft前轮刚度1800000N·m-1krt1后轮1刚度3600000N·m-1krt2后轮2刚度3600000N·m-1cp座椅阻尼800(N·s)·m-1cfc驾驶室前悬置阻尼6000(N·s)·m-1crc驾驶室后悬置阻尼3000(N·s)·m-1cfs前悬架阻尼16000(N·s)·m-1crs后悬架阻尼16000(N·s)·m-1l1驾驶室质心到座椅的距离0.2ml2驾驶室后悬置到二类底盘状态簧载质心的距离0.7ml3驾驶室质心到二类底盘状态簧载质心的距离1.75ml4驾驶室前悬置到二类底盘状态簧载质心的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)确定目标牵引车平顺性模型：依据目标牵引车的结构特点确定的半车平顺性模型，所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮1与后轮2下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，模型中各参数的含义如下表所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于牵引车平顺性的悬架非线性特性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)确定目标牵引车平顺性模型：依据目标牵引车的结构特点确定的半车平顺性模型，所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮1与后轮2下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，模型中各参数的含义如下表所示：符号含义数值单位mp驾驶员及座椅质量100kgmc驾驶室质量1100kgmb二类底盘状态簧载质量6230kgmfu前桥非簧载质量716kgmru1后桥非簧载质量1728kgmru2后桥非簧载质量2728kgJc驾驶室绕其质心的y轴转动惯量990kg·m2Jb二类底盘状态簧载质量绕其质心的y轴转动惯量24610kg·m2J后桥平衡悬架绕其质心的y轴转动惯量615kg·m2kp座椅刚度20000N·m-1kfc驾驶室前悬置刚度24000N·m-1krc驾驶室后悬置刚度56000N·m-1kfs前悬架刚度560000N·m-1krs后悬架刚度5000000N·m-1kft前轮刚度1800000N·m-1krt1后轮1刚度3600000N·m-1krt2后轮2刚度3600000N·m-1cp座椅阻尼800(N·s)·m-1cfc驾驶室前悬置阻尼6000(N·s)·m-1crc驾驶室后悬置阻尼3000(N·s)·m-1cfs前悬架阻尼16000(N·s)·m-1crs后悬架阻尼16000(N·s)·m-1l1驾驶室质心到座椅的距离0.2ml2驾驶室后悬置到二类底盘状态簧载质心的距离0.7ml3驾驶室质心到二类底盘状态簧载质心的距离1.75ml4驾驶室前悬置到二类底盘状态簧载质心的距离2.7ml5前悬架到二类底盘状态簧载质心距离1.6ml6后悬架到二类底盘状态簧载质心距离2.475ml7后桥非簧载质心1到后桥平衡悬架质心的距离0.675ml8后桥非簧载质心2到后桥平衡悬架质心的距离0.675m；2)建立振动微分方程组：依据步骤1)确定的目标牵引车半车平顺性模型与牛顿第二定律，对各质量体进行受力分析可建立振动微分方程组如公式(1)所示：3)利用S函数表达非线性阻尼：采用如下步骤实现非线性阻尼拟合：(1)获得目标商用车悬架的阻尼特性曲线点；速度/(mm/s)-520-390-260-130-52052130260390520阻尼力/N107089070047028008802140279032903720(2)采用线性方程分段表达非线性，得到如公式(2)所示的方程组：...

【专利技术属性】
技术研发人员：何水龙，陈科任，许恩永，叶明松，王伟，蒋占四，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