CN105138853B - 一种汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种将汽车车内噪声开发目标分解为子系统设计指标的方法，该方法利用传递路径分析合成算法，经过逐步迭代，不断调整子系统设计指标来逼近整车开发目标，并在此过程中考虑工程实际约束，从而实现整车开发目标向子系统设计指标的精准转化。本方法简单，车内噪声目标分解效率较高，还避免了依赖个人经验的不确定性，更好地解决了汽车开发初期目标难以分解的问题。

Description

一种汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法

技术领域

本发明属于汽车振动噪声控制技术，特别涉及到在汽车开发初期如何将整车车内噪声开发目标合理地分解成各子系统的设计指标的方法。

背景技术

汽车车内噪声是影响汽车乘坐舒适性的重要方面，已成为评价汽车乘坐舒适性的重要指标之一，而车内噪声总体表现与构成汽车的各子系统都密切相关，只有各子系统，如车身、发动机、悬置系统、进气系统、排气系统、传动系统、声学包装、底盘系统等，都达到一个合理的振动噪声性能指标，车内噪声开发目标才能实现。为此，如何在新车型开发的初期，将整车车内噪声开发目标合理地分解到各子系统，从而使各子系统在分解指标的指导下进行开发，是快速低成本实现整车振动噪声性能开发目标的关键。

传统的车内噪声开发目标分解方法主要是采用基于对标的类比分解法，即类比于对标车型的各子系统的振动噪声性能指标来设置新车型各子系统的设计指标，这种分解方法分解得到的子系统设计指标与整车车内噪声目标并没有直接关系，且未考虑到各子系统的工程实现的约束条件，存在分解不精准、后期设计变更大的问题，也就是即便各子系统设计指标都全部实现也不能确保整车目标的实现，从而导致产品开发后期出现大量的设计变更，甚至会因为开发时间与成本的问题而无法最终实现产品性能的严重后果。

发明内容

本发明的目的是提出一种将汽车车内噪声开发目标分解为子系统设计指标的方法，该方法利用传递路径分析合成算法，经过逐步迭代，不断调整子系统设计指标来逼近整车开发目标，并在此过程中考虑工程实际约束，从而实现整车开发目标向子系统设计指标的精准转化，克服传统的基于经验数据的类比分解法所固有的分解不精准、开发后期设计变更大的问题。

本发明提出的汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其步骤如下：

(1)设定汽车各子系统振动噪声性能设计指标的迭代初值T_i，迭代初值根据开发实际情况来定，对于在开发过程中不可更改的系统，迭代初值就设置为该系统的实际测试值；对于待开发系统，迭代初值设置为该系统性能指标经验值或均值；

(2)设置各子系统振动噪声性能设计指标调整的难度系数W_i：根据子系统开发的难度和实际的工程约束来设置子系统指标调整的难度系数，该系数介于0到1之间，0对应于工程上容易更改的系统，1则对应于工程上无法更改的系统；

(3)确定各子系统振动噪声性能设计指标的约束条件：通过对各子系统振动噪声性能设计指标的统计分析，确定各子系统指标的上、下限范围，在该范围内的设计指标都具有可行性，超出这个范围则认为是不可实现的；

(4)整车车内噪声指标合成：将各子系统指标采用传递路径分析法合成为驾驶员耳旁位置声响应值P；

(5)整车车内噪声合成误差检查：将合成的驾驶员耳旁位置声响应值P与车内噪声开发目标P_T进行比较得到目标误差e；如果目标误差已达到许可误差，则迭代结束，各子系统的指标迭代值就作为子系统的设计指标，分解完成；若未能达到许可误差，则进入下一步；

(6)灵敏度计算：计算出各子系统指标调整对车内噪声开发目标改变的灵敏度S_i；

(7)子系统指标调整：根据难度系数W_i和灵敏度系数S_i进行子系统指标的调整，子系统指标调整方法为：

T_i(n)＝T_i(n-1)+T_i(n-1)*(1-W_i)*S_i*e

其中T_i为子系统指标值，W_i为难度系数，S_i为灵敏度系数，e为目标误差，n为迭代步数；

(8)子系统指标的合理性修正：经过步骤(7)的指标调整以后，子系统指标可能已经超出了合理范围从而导致指标在开发过程中无法实现，对超出合理范围的子系统指标强制修正到合理范围内；

(9)对经过步骤(7)和(8)调整后的子系统指标，返回到步骤(4)进行整车车内噪声指标的合成，从而进入步骤(4)到步骤(8)的迭代循环，直到在步骤(5)中达到误差要求；

(10)如果迭代超过预定的次数，则终止迭代，返回第(2)步，检查并调整约束条件和难度系数，重新开始迭代分解。

本发明是采用逐步逼近的迭代方法将整车振动噪声性能开发的车内噪声目标(即驾驶员耳旁位置噪声声压值)分解到车身、发动机、悬置系统、进气系统、排气系统及其他各子系统，从而确立各子系统的振动噪声性能设计指标。

子系统设计指标的迭代初值根据开发实际情况来定，对于通用件或其他不可更改的系统，采用该系统实际测试值作为迭代初值；对于待开发系统则采用该系统的性能指标经验值或均值作为迭代初值。

采用传递路径分析法对各子系统传递到驾驶员耳旁位置的声响应P_i进行合成，得到车内声响应P。在迭代过程的每一步都进行一次合成，并将合成结果与整车车内噪声开发目标进行比对，以确定迭代是否结束。

本方法可以设置表征各子系统的工程难度及其他工程约束的工程控制因子，用于控制子系统设计指标的调整幅度。对于车身、悬置系统、进气系统、排气系统等子系统，工程上通常进行全新开发，系统容易更改，其设计指标的调整幅度较大，而对于发动机、底盘等子系统，工程上通常采用较成熟的系统，其设计指标的调整幅度相对较小。

每次迭代各子系统指标的调整步长由其指标的灵敏度S_i和工程控制因子共同确定，以保证快速迭代逼近到设定目标，并且同时考虑工程实施难度。

每次迭代时，都将调整后的子系统指标与子系统指标的合理范围(约束条件)进行比对，若超出合理范围则将对应子系统指标修正到合理范围以内，以确保分解出的子系统指标能够在设计中实现。

可设定迭代最大次数，如果迭代次数超过设定的最大次数，合成的车内声响应值与整车目标间的误差仍未达到设定的目标误差，则退出迭代过程，整个分解过程失败。

本方法的优点是：在考虑工程实际约束的前提下对汽车子系统指标的逐步调整，并采用传递路径分析法将每轮迭代的子系统指标合成为汽车车内声响应，然后将合成的声响应与车内噪声开发目标进行比较，直到两者误差达到要求。因此，本方法简单，车内噪声目标分解效率较高，还避免了依赖个人经验的不确定性，更好地解决了汽车开发初期目标难以分解的问题。

附图说明

图1为本发明的车内噪声开发目标分解流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的描述：

参见图1，本发明所述的汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其步骤如下：

(1)设定汽车各子系统振动噪声性能设计指标的迭代初值T_i，迭代初值根据开发实际情况来定，对于在开发过程中不可更改的系统，迭代初值就设置为该系统的实际测试值；对于待开发系统，迭代初值设置为该系统性能指标经验值或均值。

具体来说，迭代初值T_i包括激励F_i和路径H_i两大方面，F_i、H_i都为子系统设计指标，其中，F_i为结构传递声激励点的动态力和空气传递声声源的动态体积加速度，H_i为结构传递声激励点到车内声响应点的声-振传递函数和和空气传递声声源到车内声响应点的声-声传递函数。

其中，结构传递声激励点是指发动机悬置、底盘悬架、排气消声器挂钩等在车身上的安装点，空气传递声声源是指如发动机、进气口、排气口等声源。

(2)设置各子系统指标调整的难度系数W_i：根据子系统开发的难度和实际的工程约束来设置子系统指标调整的难度系数，该系数介于0到1之间，0对应于工程上容易更改的系统，1则对应于工程上无法更改的系统，如某车型开发采取搭载成熟发动机、选用成熟轮胎、全新开发车身方式，则发动机和轮胎指标调整的难度系数为1，车身指标调整的难度系统则相对较小。

(3)确定各子系统指标的约束条件：通过对各子系统指标的统计分析，确定各子系统指标的上、下限范围，在该范围内的设计指标都具有可行性，超出这个范围则认为是不可实现的。

(4)整车车内噪声指标合成：将各子系统当前迭代值T_i采用传递路径分析法计算出该系统的声响应P_i，进而将各子系统声响应P_i合成为驾驶员耳旁位置声响应值P，合成方法为：

P＝∑P_i＝∑F_iH_i

(5)整车车内噪声指标判断：将合成的驾驶员耳旁位置声响应值P与车内噪声开发目标P_T进行比较得到目标误差e(e＝P-P_T)。如果目标误差已达到许可误差，则迭代结束，各子系统的指标迭代值就作为子系统的设计指标，分解完成。若未能达到许可误差，则进入下一步。

(6)灵敏度计算：计算出各子系统指标调整对车内噪声开发目标改变的灵敏度S_i，其计算方法为：

S_i＝1-(P-P_i)/P

(7)子系统指标调整：根据难度系数W_i和灵敏度系数S_i进行子系统指标的调整，子系统指标调整方法为：

T_i(n)＝T_i(n-1)+T_i(n-1)*(1-W_i)*S_i*e

其中T_i为子系统指标值，W_i为难度系数，S_i为灵敏度系数，e为目标误差，n为迭代步数。

步骤中，每次迭代各子系统指标的调整步长由其指标的灵敏度S_i和工程控制因子共同确定，以保证快速迭代逼近到设定目标，并且同时考虑工程实施难度。

而工程控制因子的设置是，对于车身、悬置系统、进气系统、排气系统等子系统，工程上通常进行全新开发，系统容易更改，其设计指标的调整幅度较大，而对于发动机、底盘等子系统，工程上通常采用较成熟的系统，其设计指标的调整幅度相对较小。

(8)子系统指标的合理性修正：经过步骤(7)的指标调整以后，子系统指标可能已经超出了合理范围从而导致指标在开发过程中无法实现，对超出合理范围的子系统指标强制修正到合理范围内。

(9)对经过步骤(7)和(8)调整后的子系统指标，返回到步骤(4)进行整车车内噪声指标的合成，从而进入步骤(4)到步骤(8)的迭代循环，直到在步骤(5)中达到误差要求。

(10)如果迭代超过预定的次数，则表明约束条件和难度系数本身设置得太苛刻，难以实现满足条件的分解。在这种情况下，则终止迭代，返回第(2)步，检查并调整约束条件和难度系数，重新开始迭代分解。

Claims (4)

1.汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其步骤如下：

(1)设定汽车各子系统振动噪声性能设计指标的迭代初值T_i；

(2)设置各子系统振动噪声性能设计指标调整的难度系数W_i：根据子系统开发的难度和实际的工程约束来设置子系统指标调整的难度系数，该系数介于0到1之间，0对应于工程上容易更改的系统，1则对应于工程上无法更改的系统；

(3)确定各子系统振动噪声性能设计指标的约束条件：通过对各子系统振动噪声性能设计指标的统计分析，确定各子系统指标的上、下限范围，在该范围内的设计指标都具有可行性，超出这个范围则认为是不可实现的；

(4)整车车内噪声指标合成：将各子系统迭代初值T_i采用传递路径分析法计算出该系统的声响应P_i，进而将各子系统声响应P_i合成为驾驶员耳旁位置声响应值P；

(5)整车车内噪声合成误差检查：将合成的驾驶员耳旁位置声响应值P与车内噪声开发目标P_T，进行比较得到目标误差e，其中P_T作为开发目标，是根据整车市场定位、竞争要素因素来确定的，是本分解方法的输入值；如果目标误差已达到许可误差，则迭代结束，各子系统的指标迭代值就作为子系统的设计指标，分解完成；若未能达到许可误差，则进入下一步；

(6)灵敏度计算：计算出各子系统指标调整对车内噪声开发目标改变的灵敏度S_i，其计算方法为：

S_i＝1-(P-P_i)/P

(7)子系统指标调整：根据难度系数W_i和灵敏度系数S_i进行子系统指标的调整，子系统指标调整方法为：

T_i(n)＝T_i(n-1)+T_i(n-1)*(1-W_i)*S_i*e

其中T_i为子系统指标的迭代初值，W_i为难度系数，S_i为灵敏度系数，e为目标误差，n为迭代步数；

(8)子系统指标的合理性修正：经过步骤(7)的指标调整以后，子系统指标可能已经超出了合理范围从而导致指标在开发过程中无法实现，对超出合理范围的子系统指标强制修正到合理范围内；

(9)对经过步骤(7)和(8)调整后的子系统指标，返回到步骤(4)进行整车车内噪声指标的合成，从而进入步骤(4)到步骤(8)的迭代循环，直到在步骤(5)中达到误差要求；

(10)如果迭代超过预定的次数，则终止迭代，返回第(2)步，检查并调整约束条件和难度系数，重新开始迭代分解。

2.根据权利要求1所述的汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其特征在于，分解指标包括激励F_i和路径H_i两大方面，其中，F_i为结构传递声激励点的动态力和空气传递声声源的动态体积加速度，H_i为结构传递声激励点到车内声响应点的声-振传递函数和空气传递声声源到车内声响应点的声-声传递函数。

3.根据权利要求1所述的汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其特征在于，所述步骤(1)中迭代初值的设定方法：迭代初值根据开发实际情况来定，对于在开发过程中不可更改的系统，迭代初值就设置为该系统的实际测试值；对于待开发系统，迭代初值设置为该系统性能指标经验值或均值。

4.根据权利要求1所述的汽车车内噪声开发目标的迭代分解方法，其特征在于，所述步骤(4)和(5)中采用传递路径分析法进行车内声响应合成，并将合成结果与开发目标进行比较，得到迭代误差。