一种主动转向系统的多目标优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种主动转向系统的多目标优化方法及装置，方法包括：建立汽车的主动转向系统模型、整车动力学模型以及能耗模型；将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，以转向稳定性作为约束条件，以路面信息有效频率范围的频域能量平均值作为转向路感、转向灵敏度的优化评价函数；以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，采用细胞膜优化算法对主动转向系统的设计变量进行优化，根据优化结果得出最优Pareto解集，并选取最优妥协解。协解。协解。

【技术实现步骤摘要】
一种主动转向系统的多目标优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及汽车主动转向
，特别是涉及一种主动转向系统的多目标优化方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]随着社会经济的迅速发展，如今汽车逐渐已成为人们生活中不可或缺的交通工具，汽车保有量逐年增长，普及化程度越来越高。近些年来，随着汽车技术的不断更新迭代，其主动安全性也越来越引起重视。主动转向系统通过对附加转角的控制，可以实现主动避障以及主动防侧翻等功能，但是对于主动转向的研究主要在于其控制方面，在优化方面相关研究较少。但是，一方面，主动转向系统的推广普及不仅在于其功能性的实现，对于其性能的完善也提出了更高的要求；另一方面，主动转向系统性能涉及驾乘体验、转向能耗等多方面因素，需要对进行多目标优化以提升其综合性能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种主动转向系统的多目标优化方法及装置；以转向路感、转向灵敏度、能量消耗作为优化目标，使得系统以较小的能量消耗获得良好的转向路感和转向灵敏度。
[0005]一方面，提供了一种主动转向系统的多目标优化方法；
[0006]一种主动转向系统的多目标优化方法，包括：
[0007]建立汽车的主动转向系统模型、整车动力学模型以及能耗模型，其中主动转向系统模型，包括：转向盘模型、输入输出轴模型、液压泵模型、齿轮齿条模型、电机模型和轮胎模型；
[0008]将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；
[0009]以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，以转向稳定性作为约束条件，以路面信息有效频率范围的频域能量平均值作为转向路感、转向灵敏度的优化评价函数；
[0010]将转阀阀口长度L、齿轮齿条的齿轮半径r
p
、转向柱刚度K
s
、转角电机等效转动惯量J
m1
、助力电机等效转动惯量J
m2
、液压缸等效助力面积A
P
作为主动转向系统的设计变量；
[0011]以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，采用细胞膜优化算法对主动转向系统的设计变量进行优化，根据优化结果得出最优Pareto解集，并选取最优妥协解。
[0012]另一方面，提供了一种主动转向系统的多目标优化装置；
[0013]一种主动转向系统的多目标优化装置，包括：
[0014]模型建立模块，其被配置为：建立汽车的主动转向系统模型、整车动力学模型以及能耗模型；其中主动转向系统模型，包括：转向盘模型、输入输出轴模型、液压泵模型、齿轮
齿条模型、电机模型和轮胎模型；
[0015]指标建立模块，其被配置为：将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；
[0016]目标约束构建模块，其被配置为：以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，以转向稳定性作为约束条件，以路面信息有效频率范围的频域能量平均值作为转向路感、转向灵敏度的优化评价函数；
[0017]设计变量筛选模块，其被配置为：将转阀阀口长度L、齿轮齿条的齿轮半径r
p
、转向柱刚度K
s
、转角电机等效转动惯量J
m1
、助力电机等效转动惯量J
m2
、液压缸等效助力面积A
P
作为主动转向系统的设计变量；
[0018]求解模块，其被配置为：以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，采用细胞膜优化算法对主动转向系统的设计变量进行优化，根据优化结果得出最优Pareto解集，并选取最优妥协解。
[0019]再一方面，还提供了一种电子设备，包括：
[0020]存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
[0021]处理器，用于运行所述计算机可读指令，
[0022]其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。
[0023]再一方面，还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。
[0024]再一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。
[0025]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0026]1.采用细胞膜优化算法对主动转向系统进行优化，提高转向路感、转向灵敏度以及转向系统能耗等多个评价指标，进一步提升其综合性能；
[0027]2.细胞膜优化算法是一类新型全局优化算法，在优化解的寻优方面可以避免算法陷入局部最优解从而提高搜索质量，提高转向系统的优化效果。
附图说明
[0028]构成本专利技术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。
[0029]图1为实施例一的方法流程图；
[0030]图2为实施例一的主动转向系统结构示意图；
[0031]其中，1、齿轮齿条，2、液压缸，3、助力电机，4、液压泵，5、转阀，6、方向盘，7、行星轮，8、转角电机。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]实施例一
[0035]本实施例提供了一种主动转向系统的多目标优化方法；
[0036]如图1所示，一种主动转向系统的多目标优化方法，包括：
[0037]S101：建立汽车的主动转向系统模型、整车动力学模型以及能耗模型，其中主动转向系统模型，包括：转向盘模型、输入输出轴模型、液压泵模型、齿轮齿条模型、电机模型和轮胎模型；
[0038]S102：将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；
[0039]S103：以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，以转向稳定性作为约束条件，以路面信息有效频率范围的频域能量平均值作为转向路感、转向灵敏度的优化评价函数；
[0040]S104：将转阀阀口长度L、齿轮齿条的齿轮半径r
p
、转向柱刚度K
s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动转向系统的多目标优化方法，其特征是，包括：建立汽车的主动转向系统模型、整车动力学模型以及能耗模型，其中主动转向系统模型，包括：转向盘模型、输入输出轴模型、液压泵模型、齿轮齿条模型、电机模型和轮胎模型；将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，以转向稳定性作为约束条件，以路面信息有效频率范围的频域能量平均值作为转向路感、转向灵敏度的优化评价函数；将转阀阀口长度L、齿轮齿条的齿轮半径r
p
、转向柱刚度K
s
、转角电机等效转动惯量J
m1
、助力电机等效转动惯量J
m2
、液压缸等效助力面积A
P
作为主动转向系统的设计变量；以转向路感、转向灵敏度、转向能耗作为优化目标，采用细胞膜优化算法对主动转向系统的设计变量进行优化，根据优化结果得出最优Pareto解集，并选取最优妥协解。2.如权利要求1所述的一种主动转向系统的多目标优化方法，其特征是，将汽车主动转向系统的转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗作为主动转向系统的性能评价指标，建立转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向能耗四个性能评价指标的量化公式；其中，转向路感的量化公式为：其中，转向路感的量化公式为：其中，转向路感的量化公式为：其中，转向路感的量化公式为：其中，K
sita
为转阀开口系数；w为转阀阀口宽度；L为转阀阀口长度；T
h
(s)是转向盘输入转矩，T
r
(s)是转向柱输出轴的阻力转矩，s是laplace算子；m
r
为齿轮齿条等效质量，i0为固定传动比，i为变传动比，J
m1
为转角电机等效转动惯量，α齿轮组齿圈与太阳轮齿数之比，B
r
为齿轮齿条的等效粘性阻尼系数，B
m1
为转角电机的等效粘性阻尼系数，K
s
扭矩传感器刚度，K
a
为转角电机转矩系数，K
m1
为转角电机助力系数，A
P
为液压缸等效助力面积，Q为液压泵排量，ρ为液压油密度，C
q
为流量系数。3.如权利要求1或2所述的一种主动转向系统的多目标优化方法，其特征是，转向灵敏度的量化公式为：式中：
Q6＝B4X2Q5＝B4Y2+B3X2Q4＝B4Z2+B3Y2+B2X
22222
其中，A2＝
‑
I
xz
L
β
Y
δ
+I
xz
L
δ
Y
β
‑
I
x
N
β
Y
δ
+I
x
N
δ
Y
β
+muL
p
N
δ
+m
s
hL
β
N
δ
‑
m
s
hL
δ
N
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A1＝L
p
N
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Y
δ
‑
L
p
N
δ
Y
β
‑
muL
δ
N
φ
+muL
φ
N
δ
+m
s
huN
δ
Y
φ
‑
m
s
huN
φ
Y
δ
A0＝
‑
L
β
N
φ
Y
δ
+L
β
N
δ
Y
φ
‑
L
δ
N
β
Y
φ
+L
δ
N
φ
Y
β
+L
φ
N
β
Y
δ
‑
L
φ
N
δ
Y
βββ
B1＝I
z
L
β
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φ
‑
I
z
L
φ
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β
+I
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r
+L
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β
‑
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+muL
r
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+m
s
huN
φ
Y
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‑
m
s
huN
r
Y
φ
B0＝L
β
N
φ
Y
r
‑
L
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N
r
Y
φ
‑
L
φ
N
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Y
r
+L
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β
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φ
‑
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Y
β
‑
muL
β
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φ
+muL
φ
N
β
+m
s
huN
β
Y
φ
‑
m
s
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φ
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F3＝I
2xz
Y
δ
‑
I
x
I
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‑
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hI
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δ
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m
s
hI
xz
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φ
+I
z
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φ
+I
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δ
+L
p
N
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‑
L
p
N
r
Y
δ
‑
muL
p
N
δ
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‑
L
δ
N
φ
Y
r
+L
δ

【专利技术属性】
技术研发人员：崔滔文，陈翔，赵进，王崴崴，瞿元，阴山慧，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：