【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车，具体涉及基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法。
技术介绍
1、随着社会与科技的不断进步发展，人们对于娱乐的关注度逐渐增加。闲暇时光开车带摩托、自行车或野炊工具等装备出行成为常态，随之挂车出现的频率越来越高。分析增加挂车对汽车性能的影响也就变得不可避免。目前看来除却车速、轮胎特性等影响外，挂接点与挂车质心间的距离是影响车辆操稳的一个重要因素。一般通过明确挂车质心位置的方式来对其进行设计。
2、目前而言，大部分车企在优化质心位置多是依据设定数值、再仿真计算分析实现的，即采用根据车辆实际参数进行理论计算，同时多次仿真分析，最终确认挂车质心位置的合理范围，该方式需设计师依据现状尝试几组可能的改进方案彼此对比来实现，具有重复工作量大、设计周期长、效率较低的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的质心位置设计过程中周期长、效率低、重复工作量大等问题，本专利技术提供了基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，该优化方法基于补充完善的带拖车线性二自由度运动学模型，将之与迭代寻优思想相结合，可以自动迭代挂车质心位置并同时利用运动学模型，可以迅速计算得出该挂车质心位置处时车辆整体横摆响应的特征参数，通过对比不同挂车质心位置处所得参数数据，得出允许范围内的较优质心位置。该方法能有效较少重复的仿真工作，快速得出在可调节范围内的优化质心位置。
2、本专利技术通过如下技术方案实现：
3、基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优
4、步骤一、根据拖车质心位置信息计算拖挂车各轴的垂向载荷，并依据轮胎侧偏刚度与轮荷关系得出该状态下各处轮胎的侧偏刚度；
5、步骤二、根据车辆相关参数、轮胎侧偏刚度特性参数，建立带拖车线性二自由度运动学模型；
6、步骤三、根据仿真工况设置纵向车速、前轮转向角参数；
7、步骤四、设置模型求解器、仿真步长、仿真时间参数；
8、步骤五、明确质心位置允许移动范围；
9、步骤六、利用层次分析发法生成稳定性因素、横摆角速度增益、阻尼比三者间的相关系数，将三者加权形成综合评价指标y；
10、步骤七、设置目前挂车质心位置或质心位置初值并给定质心位置允许变动范围，基本优化步长e，建立优化算法；
11、步骤八、利用优化迭代算法，寻找允许范围内推荐的质心位置优化值。
12、进一步地，步骤一具体包括如下内容：
13、s11、建立用于描述拖车垂向力平衡方程，公式如下：
14、ffz+frz＝m1g+hz
15、式中，ffz为拖车也即车辆本体前轴所受垂向力，frz为拖车后轴所受垂向力，m1为拖车质量，g为重力加速度，hz为拖挂车铰接点处垂向作用力；
16、s12、建立用于描述拖车垂向力矩平衡方程，公式如下：
17、frz(a1+b1)＝m1ga1+hz(a1+b1+c1)
18、式中，a1为拖车前轴到拖车质心距离，b1为拖车后轴到拖车质心的距离，c1为铰接点距拖车后轴距离；
19、s13、建立用于描述挂车垂向力平衡方程，公式如下：
20、ftz+hz＝m2g
21、式中，ftz为挂车车轴所受垂向力，m2为挂车质量；
22、s14、建立用于描述挂车垂向力平衡方程，公式如下：
23、m2ga2＝ftz(a2+b2)
24、式中，a2为挂车质心位置到铰接点距离，b2为挂车车轴到挂车质心距离，其中，质心在前为正。
25、进一步地，步骤二具体包括如下内容：
26、s21、建立用于拖车侧向力平衡方程，公式如下：
27、
28、式中，k1为拖车也即车辆本体前轮侧偏刚度，k2为拖车后轮侧偏刚度，vy1为拖车侧向速度，u为车辆行驶纵向速度，ω1为拖车横摆角速度，δ为前轮转向角，h为挂车铰接处侧向作用力，m1为拖车质量；
29、s22、建立用于描述拖车侧向力矩平衡方程，公式如下：
30、
31、式中，iz1为拖车横摆转动惯量；
32、s23、建立用于描述挂车侧向力平衡方程，公式如下：
33、hcosψ+k3α3＝m2(vy2+uω2)
34、式中，ψ为铰接处拖车轴线与挂车轴线间夹角，k3为挂车车轮侧偏刚度，α3为挂车车轮侧偏角，vy2为挂车侧向速度，ω2为挂车横摆角速度；
35、s24、建立用于描述挂车侧向力矩平衡方程，公式如下：
36、
37、式中，iz2为挂车转动惯量；
38、s25、建立用于描述挂车与拖车间相关参数关系的方程，公式如下：
39、
40、
41、
42、s26、建立用于评价车辆横摆静态性能方程，公式如下：
43、
44、
45、
46、式中，ku为稳定性因数，δku为挂车所引起的稳定性因数变化量，为横摆角速度增益；
47、s27、建立用于评价车辆横摆动态性能方程，公式如下：
48、
49、式中，ζ(u)为阻尼比，ζ0为零速时的阻尼比。
50、进一步地，步骤七具体包括如下内容：
51、s71、利用初始输入的质心位置到后轴距离b20带入步骤一-步骤六得出y0，设置再将b20增加e得到b21再次带入步骤一-步骤六得出y1，令再重复步骤一-步骤六计算y2，依次类推，直至yn+1＜yn或b2n+1超出允许范围；判断yn与y0大小关系，若y0＜yn则输出b2n；
52、s72、若y0＞y2n，输出文字“需等待一段时间”，同时令质心允许变动范围的最小值为b20，令依次计算y2n，待b2n超出质心允许变动范围时停止，寻找ymax处所对应的bmax，输出bmax。
53、第二方面，本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法。
54、第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法。
55、与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
56、1、本专利技术的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，以补充完善的带拖车线性二自由度运动学模型为载体，在考虑将轴荷随着挂车质心的变化以及随之带来的轮胎侧偏刚度变化划入范围内，减小了线性二自由度模型的误差，使模型更贴近真实表现；
57、2、通过多属性决策的思考方向将评价车辆运动的多个评价指标加权为一个综合评价指标，对于不同挂车质心位置出的该综合指标进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，步骤一具体包括如下内容：
3.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，步骤二具体包括如下内容：
4.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，步骤七具体包括如下内容：
5.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4任意项所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任意项所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法。
【技术特征摘要】
1.基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，步骤一具体包括如下内容：
3.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于，步骤二具体包括如下内容：
4.如权利要求1所述的基于线性二自由度运动学模型的挂车质心位置优化方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李谋通，李论，田玲玲，郝文权，蒋永峰，王晓燕，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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