某乘用车操纵稳定性与平顺性协同优化
发布时间：2021-06-24 13:25
汽车操纵稳定性与行驶平顺性是汽车系统中不可分割的两大性能,但又是相互矛盾的,这给汽车操纵稳定性与平顺性的优化设计带来了极大的困难,难以找到一个很好的平衡点来兼顾汽车的这两大性能。随着人们对汽车整体性能的要求日渐提高,势必要对汽车的操纵稳定性和平顺性进行协同研究。只有充分考虑到两大性能之间相互耦合的内在联系,才能最终实现两大性能的合理优化。本文以某乘用车为研究对象,将协同优化理论引入了汽车操纵稳定性和行驶平顺性的优化上,结合虚拟样机技术与响应面近似模型方法,对汽车的操纵稳定性和行驶平顺性进行协同优化,实现了两大性能的提高。本文以多体动力学软件ADAMS/CAR为建模、仿真平台,依据实车详细参数及部件之间的运动约束形式建立了汽车的整车动力学模型,依据相关国标要求,对整车进行操纵稳定性和行驶平顺性仿真分析。建立每一项性能的客观评价计分公式并计算出相应的评分值,以此对整车的两大性能做出综合评价,同时也为协同优化做好准备。确定以悬架力学特性参数为设计变量,采用Box-Behnken试验设计方法,建立操纵稳定性和平顺性的二阶响应面模型,将协同优化理论与响应面方法相结合,建立了协同优化的数学模型,分...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
协同优化设计框图
图 2.2 协同优化求解过程框图协同优化是一个系统级与子系统级间多次迭代的过程。首先，系统级优化给予一个任意的初始值（初始向量） ，并将这个初始值或者称为期望值传递给各个不同的子系统，在子系统 i 中，系统分配的期望值被视为固定值。子系统把系统级一致性约束条件作为自己本系统的目标函数，也就是说子系统的优化目标就是使得自己本系统相关的局部设计变量以及各个子系统之间的耦合状态变量的取值尽可能的去靠近系统分配的期望值。当然，在这个过程中子系统还受到自身约束条件 ( ) ≤ 0的制约。子系统完成优化后，将本学科优化的最优解返回到系统级优化，最后系统级优化器根据一致性约束 ( )对各学科反馈的最优值进行协调，如果不满足一致性约束条件，系统级优化器会继续给各个子系统传递新的期望值 ，不断重复上述计算流程，直到满足一致性约束条件为止[48]。协同优化算法最大的特点就是子系统优化器将系统级优化的约束条件作为自己本
用 ADAMS/CAR 非常方便准确的建立整车虚拟样机。利用整车虚拟模型对真实汽车的实际运行工况进行仿真模拟，得到关于汽车各行驶工况下的响应结果信息，利用这些信息反馈，设计工程师对整车参数、各个子系统参数进行修改优化，实现了汽车性能的提升。正是因为 ADAMS/CAR 在建模与仿真方面的准确性、方便性，使得 ADAMS/CAR迅速成为了汽车性能设计与开发中广泛使用的重要工具。ADAMS/CAR 包括两种使用模式——Template Builder（模板）和 Standard（标准）模式，ADAMS/CAR 的整车建模顺序是按照模板、子系统、装配组件来进行的。具体来说就是，首先在 Template Builder 模式下建立车辆各个子系统的模板，参数化汽车的部件和组件。然后以模板为基础，在 Standard 模式中建立子系统，并可以根据实车数据修改模板的参数。最后还是在 Standard 模式中将子系统装配成整车模型，由于汽车的标准仿真需要由试验台来驱动，所以在整车子系统装配时必须加入不同仿真分析所对应的试验台。综合上述，整车虚拟样机具体的建模方法如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非独立悬架轻型客车操纵稳定性仿真分析(一)[J]. 陶利民,何维廉. 传动技术. 2010(04)
[2]车辆操纵稳定性及平顺性的协同优化研究[J]. 杨荣山,袁仲荣,黄向东,赵克刚. 汽车工程. 2009(11)
[3]协同优化方法在电动汽车多学科设计优化中的应用[J]. 陈勇,陈潇凯,林逸. 汽车工程. 2009(08)
[4]基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计[J]. 杨维维,陈小前,姚雯,罗文彩. 航空计算技术. 2006(06)
[5]协同优化在卫星多学科设计优化中的初步应用[J]. 裴晓强,黄海. 宇航学报. 2006(05)
[6]用于确定性计算仿真的响应面法及其试验设计研究[J]. 郭勤涛,张令弥,费庆国. 航空学报. 2006(01)
[7]虚拟样机技术的概念及应用[J]. 李瑞涛,方湄,张文明,彭龙洲. 金属矿山. 2000(07)
[8]因子试验、RSM与田口方法的比较研究[J]. 何桢,潘越,刘子先,张生虎. 机械设计. 1999(11)
[9]利用模糊数学评价各因素对乘坐舒适性的影响[J]. 杨楚屏,张玉芬. 西安公路交通大学学报. 1997(01)
[10]汽车脉冲输入平顺性评价指标限值的研究[J]. 高树新,宫镇. 汽车技术. 1996(09)
博士论文
[1]协同优化理论及其在铰接式自卸车驱动桥设计中的应用[D]. 仝令胜.北京科技大学 2008
[2]结构静动态协同优化设计的若干关键问题研究[D]. 薛彩军.浙江大学 2003
[3]汽车平顺性技术理论与实践研究[D]. 于学华.东北林业大学 2002
[4]飞行器总体优化设计理论与应用研究[D]. 陈小前.国防科学技术大学 2001
硕士论文
[1]某型越野车悬架系统优化设计研究[D]. 高帆琴.南京理工大学 2016
[2]基于协同优化方法的汽车车身性能多学科优化[D]. 程雨婷.北京理工大学 2016
[3]轿车车身系统结构的协同优化研究[D]. 王深思.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于ADAMS/Car的汽车悬架优化与操稳性仿真研究[D]. 孙明浩.辽宁工业大学 2014
[5]基于近似模型的车辆悬架参数优化研究[D]. 刘宇.西南交通大学 2013
[6]基于ADAMS的刚柔耦合整车模型平顺性仿真分析与优化[D]. 徐梦茹.合肥工业大学 2013
[7]矿用自卸车行驶稳定性分析与优化[D]. 张力.湖南大学 2011
[8]汽车多连杆悬架的多目标优化与分析[D]. 奉铜明.湖南大学 2011
[9]某型营运客车的操纵稳定性仿真分析研究[D]. 郝海生.重庆交通大学 2009
[10]基于ADAMS的汽车操纵稳定性研究[D]. 张建辉.长安大学 2008
本文编号：3247182
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
协同优化设计框图
图 2.2 协同优化求解过程框图协同优化是一个系统级与子系统级间多次迭代的过程。首先，系统级优化给予一个任意的初始值（初始向量） ，并将这个初始值或者称为期望值传递给各个不同的子系统，在子系统 i 中，系统分配的期望值被视为固定值。子系统把系统级一致性约束条件作为自己本系统的目标函数，也就是说子系统的优化目标就是使得自己本系统相关的局部设计变量以及各个子系统之间的耦合状态变量的取值尽可能的去靠近系统分配的期望值。当然，在这个过程中子系统还受到自身约束条件 ( ) ≤ 0的制约。子系统完成优化后，将本学科优化的最优解返回到系统级优化，最后系统级优化器根据一致性约束 ( )对各学科反馈的最优值进行协调，如果不满足一致性约束条件，系统级优化器会继续给各个子系统传递新的期望值 ，不断重复上述计算流程，直到满足一致性约束条件为止[48]。协同优化算法最大的特点就是子系统优化器将系统级优化的约束条件作为自己本
用 ADAMS/CAR 非常方便准确的建立整车虚拟样机。利用整车虚拟模型对真实汽车的实际运行工况进行仿真模拟，得到关于汽车各行驶工况下的响应结果信息，利用这些信息反馈，设计工程师对整车参数、各个子系统参数进行修改优化，实现了汽车性能的提升。正是因为 ADAMS/CAR 在建模与仿真方面的准确性、方便性，使得 ADAMS/CAR迅速成为了汽车性能设计与开发中广泛使用的重要工具。ADAMS/CAR 包括两种使用模式——Template Builder（模板）和 Standard（标准）模式，ADAMS/CAR 的整车建模顺序是按照模板、子系统、装配组件来进行的。具体来说就是，首先在 Template Builder 模式下建立车辆各个子系统的模板，参数化汽车的部件和组件。然后以模板为基础，在 Standard 模式中建立子系统，并可以根据实车数据修改模板的参数。最后还是在 Standard 模式中将子系统装配成整车模型，由于汽车的标准仿真需要由试验台来驱动，所以在整车子系统装配时必须加入不同仿真分析所对应的试验台。综合上述，整车虚拟样机具体的建模方法如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非独立悬架轻型客车操纵稳定性仿真分析(一)[J]. 陶利民,何维廉. 传动技术. 2010(04)
[2]车辆操纵稳定性及平顺性的协同优化研究[J]. 杨荣山,袁仲荣,黄向东,赵克刚. 汽车工程. 2009(11)
[3]协同优化方法在电动汽车多学科设计优化中的应用[J]. 陈勇,陈潇凯,林逸. 汽车工程. 2009(08)
[4]基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计[J]. 杨维维,陈小前,姚雯,罗文彩. 航空计算技术. 2006(06)
[5]协同优化在卫星多学科设计优化中的初步应用[J]. 裴晓强,黄海. 宇航学报. 2006(05)
[6]用于确定性计算仿真的响应面法及其试验设计研究[J]. 郭勤涛,张令弥,费庆国. 航空学报. 2006(01)
[7]虚拟样机技术的概念及应用[J]. 李瑞涛,方湄,张文明,彭龙洲. 金属矿山. 2000(07)
[8]因子试验、RSM与田口方法的比较研究[J]. 何桢,潘越,刘子先,张生虎. 机械设计. 1999(11)
[9]利用模糊数学评价各因素对乘坐舒适性的影响[J]. 杨楚屏,张玉芬. 西安公路交通大学学报. 1997(01)
[10]汽车脉冲输入平顺性评价指标限值的研究[J]. 高树新,宫镇. 汽车技术. 1996(09)
博士论文
[1]协同优化理论及其在铰接式自卸车驱动桥设计中的应用[D]. 仝令胜.北京科技大学 2008
[2]结构静动态协同优化设计的若干关键问题研究[D]. 薛彩军.浙江大学 2003
[3]汽车平顺性技术理论与实践研究[D]. 于学华.东北林业大学 2002
[4]飞行器总体优化设计理论与应用研究[D]. 陈小前.国防科学技术大学 2001
硕士论文
[1]某型越野车悬架系统优化设计研究[D]. 高帆琴.南京理工大学 2016
[2]基于协同优化方法的汽车车身性能多学科优化[D]. 程雨婷.北京理工大学 2016
[3]轿车车身系统结构的协同优化研究[D]. 王深思.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于ADAMS/Car的汽车悬架优化与操稳性仿真研究[D]. 孙明浩.辽宁工业大学 2014
[5]基于近似模型的车辆悬架参数优化研究[D]. 刘宇.西南交通大学 2013
[6]基于ADAMS的刚柔耦合整车模型平顺性仿真分析与优化[D]. 徐梦茹.合肥工业大学 2013
[7]矿用自卸车行驶稳定性分析与优化[D]. 张力.湖南大学 2011
[8]汽车多连杆悬架的多目标优化与分析[D]. 奉铜明.湖南大学 2011
[9]某型营运客车的操纵稳定性仿真分析研究[D]. 郝海生.重庆交通大学 2009
[10]基于ADAMS的汽车操纵稳定性研究[D]. 张建辉.长安大学 2008
本文编号：3247182
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