一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法及系统，包括，分别建立目标商用车振动模型、悬架组件非线性模型；依次设定协同优化目标、协同设计变量及协同优化约束条件；编写、调用多目标算法程序并关联优化目标、设计变量及约束条件；驱动目标商用车振动模型仿真计算得到平顺性及悬架动行程的数值指标，获得多组满足约束条件的可行解并加以比较；选择同时满足平顺性和悬架动行程性能指标的最优解作为优化结果；利用优化结果完成协同优化。本发明专利技术方法基于悬架阻尼动力学非线性关系建立更为准确的振动计算模型，利用多目标优化策略同时提升座椅导轨平顺性、降低驾驶室悬置及底盘悬架动行程，达到悬架动力学优化的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法及系统
本专利技术涉及汽车工程
，尤其涉及一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法及系统。
技术介绍
近年来，货物公路运输业及商用车使用数量随国内经济发展而发展，商用车于公路货物运输业中扮演着越来越重要的作用；高品质化发展已成为一种主要趋势，高舒适性要求使平顺性成为厂商关注的车辆主要性能指标之一，悬架作为影响车辆平顺性的关键部件，其相关参数影响平顺性时且亦相矛盾的作用于悬架相关的部分其他性能。基于此，提升整车平顺性及协同悬架综合动力学性能对增强其市场竞争力具有重要意义。为便于建模实现，基于拉格朗日理论或牛顿第二定律建立车辆振动微分，并据之在MATLAB/Simulink建立振动模型以开展仿真计算方法在建模过程中通常忽略悬架非线性动力学关系及其阻尼安装姿态等因素对其产生的影响，分析易知：将悬架参数进行简单的线性等效处理会降低仿真计算结果准确性。基于此，提出一种基于悬架阻尼非线性且能同时协调悬架动力学、有效提升乘坐舒适性的商用车悬架动力学协同优化方法对车辆性能提升具有重要意义。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术提供了一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，解决了现有重型商用车平顺性与悬架动行程相互矛盾，造成车架、驾驶室撞击限位块的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括，分别建立目标商用车振动模型、悬架组件非线性模型；依次设定协同优化目标、协同设计变量及协同优化约束条件；编写、调用多目标算法程序并关联所述优化目标、所述设计变量及所述约束条件；驱动所述目标商用车振动模型仿真计算得到平顺性及悬架动行程的数值指标，获得多组满足所述约束条件的可行解并加以比较；选择同时满足所述平顺性和所述悬架动行程性能指标的最优解作为优化结果；利用所述优化结果完成所述协同优化。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：建立所述目标商用车振动模型包括，推导振动模型微分方程、构建振动仿真路面及振动计算模型；建立所述悬架组件非线性模型包括，构建悬架减振器动力学非线性模型、构建驾驶室后悬阻尼力计算模型。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：所述振动模型微分方程利用牛顿第二定律进行推导，包括，利用实车结构构建所述目标商用车振动模型；基于所述牛顿第二定律建立目标商用车各质量体振动微分方程，包括，座椅垂直振动微分方程、驾驶室垂直及俯仰振动微分方程、二类底盘状态簧垂直及俯仰振动微分方程、前悬架垂直振动微分方程、平衡悬架垂直及俯仰振动微分方程、挂车簧载质量垂直及俯仰振动微分方程、挂车悬架垂直振动微分方程。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：构建所述振动仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面，对商用车振动系统提供位移激励；其中，所述冲击路面包括，纵向截面为梯形、半圆形及正弦状的凸起，所述随机路面包括，利用滤波白噪声构建，如下：构建所述振动计算模型包括，利用所述振动微分方程及所述振动仿真路面，结合MATLAB/Simulink软件进行组合。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：构建所述悬架减振器动力学非线性模型包括，利用所述目标商用车底盘悬架减振器及驾驶室悬置减振器的非线性动力学关系，获得所述目标商用车减振器阻尼力与其拉伸、压缩速度间存在强非线性关系，利用下式进行拟合:F＝λ[1+η·sgn(v)]|v|n其中，F：减振器阻尼力，v：减振器的压缩或拉伸速度，λ、η、n为拟合系数；构建所述驾驶室后悬阻尼力计算模型，包括，所述驾驶室后悬存在安装角度，基于准确计算目标商用车平顺性，在所述振动模型中考虑所述减振器安装角度的影响，所述驾驶室后悬阻尼力如下：其中，Fr：驾驶室后悬阻尼力，vr：驾驶室后悬减振器拉伸或压缩速度，α：驾驶室后悬减振器安装角度；所述阻尼力计算模型替换所述目标商用车振动微分方程中与其对应的所述阻尼力，建立阻尼非线性的商用车悬架动力学计算模型。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：设定所述协同优化目标包括，座椅导轨平顺性、底盘悬架动行程、驾驶室悬置动行程；将所述座椅导轨平顺性、所述底盘悬架动行程及所述驾驶室悬置动行程作为优化子目标，则所述协同优化目标如下：minF(X)＝f1(X)，f2(X)，f3(X)其中，f1(X)：所述座椅导轨平顺性的优化目标，f2(X)：所述底盘悬架动行程的优化目标，f3(X)：所述驾驶室悬置动行程的优化目标。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：设定所述协同设计变量包括，底盘前悬刚度、平衡悬架刚度、驾驶室前悬刚度、驾驶室后悬刚度、驾驶室后悬安装角度及非线性阻尼力拟合系数，所述协同设计变量如下：作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：悬架参数同时影响所述平顺性、部分其他矛盾的车辆性能及其他悬架指标，为了避免所述平顺性优化造成其他性能或指标过度恶化，需对其进行约束计算，则设定所述协同优化约束条件包括，车轮动载荷：底盘悬架静挠度：底盘悬架偏频：作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法的一种优选方案，其中：所述悬架动力学协同优化包括，利用所述MATLAB应用环境将所述协同优化目标、所述协同设计变量及所述协同优化约束条件程序化；编写、调用所述多目标算法程序并关联程序化后的所述优化目标、所述设计变量及所述约束条件；利用所述多目标优化策略将设计空间产生的设计变量赋值到所述目标商用车振动计算模型中；驱动所述振动计算模型进行仿真计算得到所述平顺性及所述悬架动行程的数值指标，获得多组满足所述约束条件的可行解并加以比较，求得前沿解；重复多次计算，得到可行解空间及Pareto前沿解集；提取所述解集中多组具有不同悬架动力学性能的最优解，并选择其中所述平顺性与所述悬架动行程同时具有的最优解作为优化结果；将所述优化结果输入所述振动计算模型并进行仿真计算，输出优化后的所述优化目标数值，完成所述协同优化。作为本专利技术所述的一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化系统的一种优选方案，其中：包括，显示模块，用于显示仿真运动和分析、比较、验证所述计算结果，其包括主窗口单元和附属窗口单元，所述目标商用车振动模型仿真结果动画以及参数在所述主窗口单元界面进行显示；总控模块与所述显示模块相连接，用于调配参数，设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：包括，/n分别建立目标商用车振动模型、悬架组件非线性模型；/n依次设定协同优化目标、协同设计变量及协同优化约束条件；/n编写、调用多目标算法程序并关联所述优化目标、所述设计变量及所述约束条件；/n驱动所述目标商用车振动模型仿真计算得到平顺性及悬架动行程的数值指标，获得多组满足所述约束条件的可行解并加以比较；/n选择同时满足所述平顺性和所述悬架动行程性能指标的最优解作为优化结果；/n利用所述优化结果完成所述协同优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：包括，
分别建立目标商用车振动模型、悬架组件非线性模型；
依次设定协同优化目标、协同设计变量及协同优化约束条件；
编写、调用多目标算法程序并关联所述优化目标、所述设计变量及所述约束条件；
驱动所述目标商用车振动模型仿真计算得到平顺性及悬架动行程的数值指标，获得多组满足所述约束条件的可行解并加以比较；
选择同时满足所述平顺性和所述悬架动行程性能指标的最优解作为优化结果；
利用所述优化结果完成所述协同优化。


2.如权利要求1所述的阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：建立所述目标商用车振动模型包括，推导振动模型微分方程、构建振动仿真路面及振动计算模型；
建立所述悬架组件非线性模型包括，构建悬架减振器动力学非线性模型、构建驾驶室后悬阻尼力计算模型。


3.如权利要求1或2所述的阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：所述振动模型微分方程利用牛顿第二定律进行推导，包括，
利用实车结构构建所述目标商用车振动模型；
基于所述牛顿第二定律建立目标商用车各质量体振动微分方程，包括，座椅垂直振动微分方程、驾驶室垂直及俯仰振动微分方程、二类底盘状态簧垂直及俯仰振动微分方程、前悬架垂直振动微分方程、平衡悬架垂直及俯仰振动微分方程、挂车簧载质量垂直及俯仰振动微分方程、挂车悬架垂直振动微分方程。


4.如权利要求2所述的阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：构建所述振动仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面，对商用车振动系统提供位移激励；
其中，所述冲击路面包括，纵向截面为梯形、半圆形及正弦状的凸起，所述随机路面包括，利用滤波白噪声构建，如下：



构建所述振动计算模型包括，利用所述振动微分方程及所述振动仿真路面，结合MATLAB/Simulink软件进行组合。


5.如权利要求1或2所述的阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：构建所述悬架减振器动力学非线性模型包括，
利用所述目标商用车底盘悬架减振器及驾驶室悬置减振器的非线性动力学关系，获得所述目标商用车减振器阻尼力与其拉伸、压缩速度间存在强非线性关系，利用下式进行拟合:
F＝λ[1+η·sgn(v)]|v|n
其中，F：减振器阻尼力，v：减振器的压缩或拉伸速度，λ、η、n为拟合系数；
构建所述驾驶室后悬阻尼力计算模型，包括，所述驾驶室后悬存在安装角度，基于准确计算目标商用车平顺性，在所述振动模型中考虑所述减振器安装角度的影响，所述驾驶室后悬阻尼力如下：



其中，Fr：驾驶室后悬阻尼力，vr：驾驶室后悬减振器拉伸或压缩速度，α：驾驶室后悬减振器安装角度；
所述阻尼力计算模型替换所述目标商用车振动微分方程中与其对应的所述阻尼力，建立阻尼非线性的商用车悬架动力学计算模型。


6.如权利要求1所述的阻尼非线性商用车悬架动力学的协同优化方法，其特征在于：设定所述协同优化目标包括，
座椅导轨平顺性、底盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：何水龙，陈科任，许恩永，邓聚才，向家伟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，东风柳州汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45