针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法技术

本发明专利技术公开一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，根据实验与测量得出的基于惯量、非线性刚度、非线性阻尼的传动系统数学模型，根据系统当前的瞬态运动参数及控制信号，获得激励输入，该输入实时地影响系统的瞬态运动参数，以模拟任意时刻车辆的运动状态及传动系统的扭振状态，基于此状态采用数据处理方法获得运动评价参数，采用响应面法、被动选取优化法、多目标粒子群算法是进行参数优化设计，得到车辆传动系的运动学高精度仿真模型，基于该仿真模型实现传动系统减振优化。本发明专利技术的优点是提升车辆传动系统开发效率，适用于车辆传动系统惯量、非线性吸振件性能参数的优化，以改善车辆NVH特性。以改善车辆NVH特性。以改善车辆NVH特性。

【技术实现步骤摘要】
针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法


[0001]本专利技术涉及扭振仿真方法，特别涉及一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法。

技术介绍

[0002]现有车辆传动系统建模及参数优化方法存在不足，主要不足之处是：1）由于单元件间、元件与系统间运动学关系不明确，导致传动系惯量等效度较差 ；2）对系统内减振器等非线性部件的运动学研究不足，使面对交变激励时力与运动传递性能不准确；3）对混动车辆传动系统内能量流动及等效关系研究不足，导致系统内吸能件、馈能件仿真精度不高；4）对于混动车辆，对电机、内燃机激励及其耦合位置等特性研究不足，导致混合动力汽车驱动力传递的动力学仿真不精确；5）对数据处理、参数优化方法研究不足，无法采用先进的方法，利用计算机技术进行高效优化。这是本申请着重需要改善的地方。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是要提供一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，利于提升车辆传动系统的开发效率，改善车辆NVH特性。
[0004]为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，利用集中质量法，实现车辆传动系各部件的惯量搭建；利用运动流、力流分析法，实现车辆各部件间力的传递；利用能量守恒原则，将传统系统的吸能减振装置进行等效建模，根据系统当前的瞬态运动参数及控制信号，获得激励输入，该输入实时地影响系统的瞬态运动参数，以模拟任意时刻车辆的运动状态及传动系统的扭振状态，基于此状态采用数据处理方法获得运动评价参数，采用响应面法、被动选取优化法、多目标粒子群算法是进行参数优化设计，得到车辆传动系的运动学高精度仿真模型，基于该仿真模型实现传动系统减振优化；具体包括如下的步骤：步骤S1：根据车辆传动系统各部件的几何形状、质量确定系统部件惯量，并列出各部件间的连接结构形式；步骤S2：根据传动系统的连接结构形式设置各部件的集中惯量，构建包含质点及连接副，且包含非线性、迟滞特性，根据重点研究对象进行局部细化的传动系统模型；确定连接副的种类，及其对应物理量的种类；步骤S3：根据能量守恒定律，确定各部件运动所包含的能量，以及各个吸能部件在运动中所吸收的能量；步骤S4：分析各部件的受力关系，根据受力与惯量求得角加速度，并通过积分求得角速度与运动转角；步骤S5：搭建发动机全转速瞬态模型，根据步骤S4的运动转角，以及当前发动机的节气门开度，获得发动机瞬态输出转矩；基于电机的输入电压、外特性曲线参数，结合电机
极数、槽数以及磁通密度阶次特性，获得电机各转速稳态转矩输出及瞬态转矩波动，作为电机的扭振输入模型；步骤S6：搭建动力学模型，并根据扭振分析需求进行仿真，仿真工况利用从怠速到最大转速的加速工况，完成扫频仿真；步骤S7：处理振动角加速度数据，得出振动的分阶次幅频特性，进而得到评价振动特性的RMS值及能量值，得到传动系统的不同物理结构、不同性能参数对应的振动指标；步骤S8：根据步骤S7得出的多组仿真参数，通过响应面法、神经网络算法，以振动角加速度RMS值最低为目标的优化设计进行性能寻优，获得最优解，得到车辆传动系的运动学高精度仿真模型，基于该仿真模型实现传动系统减振优化。
[0005]本专利技术的优越功效在于：1）对动力源、各级惯量、传力装置、吸振装置进行精确建模，并提供了工程中行之有效的参数优化方法，有利于提升车辆传动系统开发效率，高效找出系统扭振敲击、异响等问题来源，适用于车辆传动系统惯量、非线性吸振件性能参数的优化，以改善车辆NVH特性；2）考虑到混动车辆多动力源耦合对传动系统的瞬态动力学特性的影响，实现在能量流分析的基础上实现惯量分配、刚度阻尼等效化建模；3）适用于传统燃油机汽车、纯电动汽车以及混动车辆的各种工况；4）利用集中质量法，实现车辆传动系各部件的惯量搭建；利用运动流、力流分析法，实现车辆各部件间力的传递；利用能量守恒原则，将传统系统的吸能减振装置进行等效建模，同时对发动机、电机进行等效建模，对起振动激励进行仿真。
附图说明
[0006]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的工作原理图；图2为本专利技术实施例基于SimulationX软件搭建的驱动、传动系统仿真模型，包括发动机、电机、传动系统、车身等效惯量以及各级刚、柔性仿真模块；图3为图2仿真模型的角加速度仿真结果，红色曲线为发动机飞轮的角加速度曲线，绿色曲线为变速器输入轴的角加速度曲线；图4为图2仿真模型的角速度仿真结果，红色曲线为发动机飞轮的角速度曲线，绿色曲线为变速器输入轴的角速度曲线；图5为本专利技术实施例多目标粒子群MOPSO优化流程图；图6为本专利技术实施例被动选取优化优化流程图；图7为本专利技术实施例Pareto前沿选取过程流程图。
实施方式
[0007]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。
[0008]如图1所示，本专利技术提供了一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，根据实验与测量得出的基于惯量、非线性刚度、非线性阻尼的传动系统数学模型，根据系统当前的瞬态运动参数，如转速，及控制信号，如踏板信号，获得激励输入，该
输入实时地影响系统的瞬态运动参数，以模拟任意时刻车辆的运动状态，如角速度、角加速度，及传动系统的扭振状态，如弹性扭转角度、相对摩擦转速，基于此状态，采用数据处理方法获得运动评价参数，如振动剂量、交变应力、能量损耗，采用响应面法、被动选取优化法、多目标粒子群算法是进行参数优化设计，扭振性能的评价为参数优化方法提供了目标函数；包括如下的步骤：步骤S1：根据车辆传动系统各部件的几何形状、质量确定系统部件惯量，包括且不限于发动机曲柄连杆机构、发动机飞轮、减振器初次级、各传动轴系、变速器齿轮副、车轮等，并列出部件间的连接结构关系，包括且不限于摩擦传力、固连、铰接、齿轮副传力；步骤S2：根据传动系统连接结构形式设置各部件的集中惯量，构建包含质点及连接副，且包含非线性、迟滞特性，根据重点研究对象进行局部细化的传动系统模型；确定连接副的种类，及其对应物理量的种类，如刚度、阻尼、速比的一种或几种；步骤S3：根据能量守恒定律，确定各部件运动所包含的能量，以及各吸能部件在运动中所吸收的能量；如忽略减速速比后，将实际减速后的惯量在非减速模型中惯量、连接的刚度、阻尼降为1/n2，以实现能量的等值；同时将车身的平动惯量转换为转动惯量，其运动根据能量守恒，转化为以车轮半径为半径的转动，将车身的惯性力转化为力臂为车轮半径的惯性力矩；步骤S4：分析各部件的受力关系，包括惯性力、外力等，根据受力与惯量求得角加速度，并通过积分求得角速度与运动转角；步骤S5：基于发动机缸压曲线，活塞、曲柄连杆机构的惯量，以及缸径、曲柄连杆长度等几何参数，搭建发动机全转速瞬态模型。根据步骤S4计算出的运动转角，以及当前发动机的节气门开度，求得发动机瞬态输出转矩；基于电机的输入电压、外特性曲线等参数，结合电机极数、槽数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，其特征在于：搭建车辆传动系各部件的惯量，确定车辆各部件间力的传递，将吸能减振装置进行等效建模，根据系统当前的瞬态运动参数及控制信号，获得激励输入，该输入实时地影响系统的瞬态运动参数，以模拟任意时刻车辆的运动状态及传动系统的扭振状态，基于此状态采用数据处理方法获得运动评价参数，采用响应面法、被动选取优化法、多目标粒子群算法进行参数优化设计，得到车辆传动系的运动学高精度仿真模型，基于该仿真模型实现传动系统减振优化。2.根据权利要求1所述的针对多动力源车辆传动系扭振特性的仿真建模及参数优化方法，包括如下的步骤：步骤S1：根据车辆传动系统各部件的几何形状、质量确定系统部件惯量，并列出各部件间的连接结构形式；步骤S2：根据传动系统的连接结构形式设置各部件的集中惯量，构建包含质点及连接副，且包含非线性、迟滞特性，根据重点研究对象进行局部细化的传动系统模型；确定连接副的种类，及其对应物理量的种类；步骤S3：确定各部件运动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁，朱帆，邱毅凡，陈祥，龙一鸣，吴光强，邵卫澍，姜舒怀，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：