新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及系统，其中新能源车用机电悬架模型构建方法包括：步骤S1，构建半车动力学运动模型；步骤S2，构建包含机电惯容器的车辆机电悬架模型；步骤S3，优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数，若设计参数符合设计要求，则进入步骤S4，否则重新进行步骤S3；以及步骤S4，确定机电悬架的网络综合被动实现与机电悬架具体结构参数；本发明专利技术综合考虑了车身垂向加速度和俯仰角加速度指标，所采用的改进的粒子群算法有效避免优化过程中易陷入局部最优解的问题，有效实现了应用机电惯容器的网络结构实现较为复杂的问题，减小了工作量，有利于工程应用的推广。

【技术实现步骤摘要】
新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及系统
本专利技术涉及新能源汽车
，具体涉及一种新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及系统。
技术介绍
汽车电动化、智能化、网联化和共享化的加速推进对新能源车用底盘技术提出了更高的挑战，现有新能源汽车的悬架系统主要包括被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种。近年来，一种包含有惯容器的新型车辆ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架为提升新能源车辆悬架系统的隔振性能提供了新的解决途径。惯容器的主要实现形式有滚珠丝杠、齿轮齿条、流体式及机电式等。机电式惯容器的优点在于可以应用外端电路的电阻抗模拟实现等效的复杂机械网络阻抗，但是目前大多数针对应用机电惯容器的车辆机电悬架系统的研究均局限于单一的垂向振动建模。缺少对其他运动方向上的建模及仿真分析，且机电惯容器的网络综合实现方法较为困难，若得到的元件数量众多，不利于工程化实现。因此，需要提出一种新能源车用机电悬架模型构建及优化仿真方法，有效实现对新能源车用机电悬架的模型的准确构建，缩短研发时间，减小工作量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种新能源车用机电悬架模型构建及优化仿真方法，包括：步骤S1，构建半车动力学运动模型；步骤S2，构建包含机电惯容器的车辆机电悬架模型；步骤S3，优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数，若设计参数符合设计要求，则进入步骤S4，否则重新进行步骤S3；以及步骤S4，确定机电悬架的网络综合被动实现与机电悬架具体结构参数。进一步，所述步骤S1中的半车动力学运动模型包括：车身垂向运动和俯仰运动。进一步，所述步骤S2中的机电惯容器为并联型结构；以及所述机电惯容器为单电机耦合型或平动式惯容器-电机耦合型或旋转式惯容器-电机耦合型；所述步骤S2中的车辆机电悬架模型的速度型阻抗T(s)解析表达式为：其中：A、B、C、D、E、F、G、H为双三次型传递函数的系数，均≥0，且E、F、G、H不全为0。进一步，所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法包括：设定目标函数f，且目标函数f共包含三种模式，即当J2<J2pas，目标函数f＝min(J1/J1pas)；当J1<J1pas，目标函数f＝min(J2/J2pas)；当J1<J1pas且J2<J2pas，目标函数f＝min(J1/J1pas+J2/J2pas)；其中，J1为车身垂向振动加速度均方根值；J2为车身俯仰角加速度均方根值；J1pas为传统被动悬架阻尼为1000Ns/m时，车速为20m/s时的车身垂向加速度均方根值；J2pas为传统被动悬架阻尼为1000Ns/m时，车速为20m/s时的车身俯仰角加速度均方根值。进一步，所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法还包括：设定优化约束条件，且约束条件包括：正实函数约束条件和悬架动态性能指标约束条件。进一步，所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法还包括：采用改进的粒子群算法进行参数优化，且粒子位置与速度的更新规则为：Xk+1＝Xk+Vk+1；其中，ω为权重，r1与r2均为区间为[0,1]的随机数，k为当前迭代次数，为个体最优粒子位置，为全局最优粒子位置，c1与c2均为常数，V为粒子速度，X为粒子位置；所述改进的粒子群算法包括交叉操作与变异操作，即所述交叉操作的位置产生规则为：a1＝rand(n),a2＝rand(n)；其中，a1与a2均为选择的交叉个体位置，n为正整数；所述交叉操作的实现条件为：其中，fa1为a1的适应度值，fa2为a2的适应度值，fbest为最优个体的适应度值；所述变异操作的实现条件为：fn>fn+1；其中，fn为变异之前的适应度函数值；fn+1为变异之后的适应度函数值；所述变异操作为：其中，Vn+1、Vn分别为变异后和变异前的粒子速度；Xn+1和Xn分别为变异后和变异前的粒子位置；θi为[0,π]之间的随机角度。进一步，所述步骤S4确定机电悬架的网络综合被动实现与机电悬架具体结构参数的方法包括：根据元件提取法，对于优化得到的目标函数，分别串联提取出电阻性元件，然后并联提取出电抗型元件，以转换为机电惯容器与双二次型阻抗传递函数相并联；所述双二次型阻抗传递函数T1(s)表达式为：其中：A0、B0、C0、D0、E0、F0为双二次型传递函数的系数，均≥0，且D0、E0、F0不全为0。进一步，所述机电悬架的结构包括：机械式阻尼器、机电惯容器、电阻器、电感器和电容器；其中所述机械式阻尼器与机电惯容器装置相串联；以及所述电阻器与电感器相并联后与电容器相串联构成所述机电惯容器的外端电路。又一方面，本专利技术还提供了一种新能源车用机电悬架模型的优化仿真方法，包括：分别在不同车速下，对新能源车用机电悬架模型进行仿真分析，以得到新能源车用机电悬架的动态性能；其中所述新能源车用机电悬架模型适于采用如前所述的新能源车用机电悬架模型构建方法构建。第三方面，本专利技术还提供了一种新能源车用机电悬架系统，包括：新能源车用机电悬架模型；所述新能源车用机电悬架模型采用如前所述的新能源车用机电悬架模型构建方法构建。本专利技术的有益效果是，本专利技术的新能源车用机电悬架模型构建方法、优化仿真方法及新能源车用机电悬架系统，综合考虑车身垂向振动加速度与俯仰角加速度性能指标，通过优化算法求解得到新能源车用机电悬架的具体结构，有效实现对新能源车用机电悬架的模型的准确构建，提升悬架综合性能，缩短研发，减小工作量。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术新能源车用机电悬架模型构建方法及优化仿真方法流程图；图2为本专利技术包含车身垂向运动和俯仰运动的半车动力学运动模型；图3为本专利技术前后轮的路面输入位移时域图；图4为本专利技术含有机电惯容器的悬架系统网络结构图；图5为本专利技术车速为20m/s情况下车身加速度时域响应对照图；图6为本专利技术车速为20m/s情况下俯仰角加速度时域响应对照图；图7为本专利技术车速为20m/s情况下车身加速度频域响应对照图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，本实施例1提供了一种新能源车用机电悬架模型构建及优化仿真方法，包括：步骤S1，构建半车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，构建半车动力学运动模型；/n步骤S2，构建包含机电惯容器的车辆机电悬架模型；/n步骤S3，优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数，若设计参数符合设计要求，则进入步骤S4，否则重新进行步骤S3；以及/n步骤S4，确定机电悬架的网络综合被动实现与机电悬架具体结构参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，包括：
步骤S1，构建半车动力学运动模型；
步骤S2，构建包含机电惯容器的车辆机电悬架模型；
步骤S3，优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数，若设计参数符合设计要求，则进入步骤S4，否则重新进行步骤S3；以及
步骤S4，确定机电悬架的网络综合被动实现与机电悬架具体结构参数。


2.根据权利要求1所述的新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，
所述步骤S1中的半车动力学运动模型包括：车身垂向运动和俯仰运动。


3.根据权利要求2所述的新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，
所述步骤S2中的机电惯容器为并联型结构；以及
所述机电惯容器为单电机耦合型或平动式惯容器-电机耦合型或旋转式惯容器-电机耦合型；
所述步骤S2中的车辆机电悬架模型的速度型阻抗T(s)解析表达式为：



其中：A、B、C、D、E、F、G、H为双三次型传递函数的系数，均≥0，且E、F、G、H不全为0。


4.根据权利要求3所述的新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，
所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法包括：
设定目标函数f，且目标函数f共包含三种模式，即
当J2<J2pas，目标函数f＝min(J1/J1pas)；
当J1<J1pas，目标函数f＝min(J2/J2pas)；
当J1<J1pas且J2<J2pas，目标函数f＝min(J1/J1pas+J2/J2pas)；
其中，J1为车身垂向振动加速度均方根值；J2为车身俯仰角加速度均方根值；J1pas为传统被动悬架阻尼为1000Ns/m时，车速为20m/s时的车身垂向加速度均方根值；J2pas为传统被动悬架阻尼为1000Ns/m时，车速为20m/s时的车身俯仰角加速度均方根值。


5.根据权利要求4所述的新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，
所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法还包括：
设定优化约束条件，且约束条件包括：正实函数约束条件和悬架动态性能指标约束条件。


6.根据权利要求5所述的新能源车用机电悬架模型构建方法，其特征在于，
所述步骤S3优化半车动力学运动模型和车辆机电悬架模型的设计参数的方法还包括：
采用改进的粒子群算法进行参数优化，且粒子位置与速度的更...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红党，陈松，杨宏图，沈钰杰，张凤娇，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32