CN110990960A - 汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置及方法，方法依赖于装置而实现，装置包括：灵敏度分析模块，用于分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；方案优化模块，与灵敏度分析模块信号连接，用于选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；稳健性评估分析模块，与方案优化模块信号连接，以对最优方案的稳健性进行评估分析；优化模块，与所述稳健性评估分析模块信号连接，以对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。本发明实现了快速进行悬架稳健性评估和优化的最优设计，通过评估可以使悬架硬点设计的稳健性得到显著提高，同时悬架关键性能指标（前束变化率）未出现明显波动，保证了设计的稳健性。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，特别涉及一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法及装置。
背景技术
操纵稳定性是汽车安全设计中重要一块，而汽车操控性是由一套稳健的悬架系统决定的。目前已经广泛利用计算机辅助工程分析（CAE）技术基于特定的悬架运动工况进行汽车悬架空间机构设计进行悬架机构运动性能的分析，基于结果通过改变悬架机构运动连接节点（硬点）空间位置坐标进行性能的改进优化。但理论设计只是确定性的相对最优方案，在制造误差的影响下，也会造成悬架运动性能的波动，这对于保持汽车操控性的稳健性是很不利的。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法及装置，能够自动对汽车悬架机构设计方案的稳健性进行评估及优化。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，包括：
灵敏度分析模块，用于分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；
方案优化模块，与所述灵敏度分析模块信号连接，用于选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；
稳健性评估分析模块，与所述方案优化模块信号连接，以对所述最优方案的稳健性进行评估分析；
优化模块，与所述稳健性评估分析模块信号连接，以对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
作为优选，还包括：
验证模块，与所述优化模块信号连接，用于验证硬点稳健性的优化后的所述最优方案。
作为优选，灵敏度分析模块包括：
硬点变量获取单元，用于获取硬点变量；
建模单元，与所述硬点变量获取单元信号连接，以建立基于硬点变量的近似模型，并验证所述近似模型的精度。
作为优选，所述方案优化模块包括：
第一设定单元，与所述建模单元信号连接，用于设定硬点的前束变化率目标值，并基于所述目标值设定变量及约束条件；
选择单元，与所述设定单元信号连接，用于选择所述最优方案；
计算单元，与所述选择单元信号连接，用于计算所述最优方案，以得到所述确定解。
作为优选，稳健性评估分析模块包括：
第二设定单元，与所述方案优化模块信号连接，用于设定方法参数和随机变量；
响应单元，与所述第二设定单元信号连接，以与所述第二设定单元建立响应模型；
稳健性评估单元，与所述响应单元信号连接，以对所述响应模型进行稳健性评估。
作为优选，所述优化模块包括：
第一设置单元，与所述稳健性评估分析模块信号连接，用于设置优化约束条件；
第二设置单元，与所述第一设置单元信号连接，用于设置稳健性优化模型；
优化单元，与所述第二设置单元信号连接，用于优化所述稳健性优化模型。
一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法，采用汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，所述汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法包括：
分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；
基于所述灵敏度，选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；
对所述最优方案的稳健性进行评估分析；
对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
作为优选，所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法，所述包括：
对优化后的所述最优方案进行整体验证。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明实现了快速进行悬架稳健性评估和优化的最优设计，通过评估可以使悬架硬点设计的稳健性得到显著提高，同时悬架关键性能指标（前束变化率）未出现明显波动，保证了设计的稳健性。
附图说明
图1为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置的组成示意图；
图2为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置的灵敏度分析模块的组成示意图；
图3为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置的方案优化模块的组成示意图；
图4为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置的稳健性评估分析模块的组成示意图；
图5为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置的优化模块的组成示意图；
图6为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的灵敏度分析的流程示意图；
图7为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的方案优化的流程示意图；
图8为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的稳健性评估分析的流程示意图；
图9为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的稳健性优化的流程示意图；
图10为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的稳健性优化验证的流程示意图；
图11为本发明中的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法的技术路线流程示意图。
图中：100-汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置；110-灵敏度分析模块；112-获取单元；114-建模单元；120-方案优化模块；122-第一设定单元；124-选择单元；126-计算单元；130-稳健性评估分析模块；132-第二设定单元；134-响应单元；136-稳健性评估单元；140-优化模块；142-第一设置单元；144-第二设置模型；146-优化单元；150-验证模块。
具体实施方式
使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1：
悬架运动学及柔顺性试验台简称KC试验台，用来测量悬架及转向系统的几何运动学（Kinematics）特性和各种受力情况下的柔顺性（Compliance）数据，这些特性和数据在很大程度上影响着整车的操纵稳定性水平。
如图1至所示，本发明的实施例公开了一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置100，包括灵敏度分析模块110、方案优化模块120、稳健性评估分析模块130和优化模块140，灵敏度分析模块110用于分析汽车悬架硬点变量的灵敏度，方案优化模块120与灵敏度分析模块110信号连接，用于选择合适的优化算法并进行自动寻找最优方案，以获取最优方案的确定解。稳健性评估分析模块130与方案优化模块120信号连接，以对最优方案的稳健性进行评估分析。优化模块140与稳健性评估分析模块130信号连接，以对最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置还包括：验证模块150，与优化模块140信号连接，用于验证硬点稳健性的优化后的最优方案。
如图2所示，灵敏度分析模块110包括：硬点变量获取单元112和建模单元114，硬点变量获取单元112用于获取硬点变量，建模单元114与硬点变量获取单元112信号连接，以建立基于硬点变量的近似模型，并验证近似模型的精度。
如图3所示，方案优化模块120包括：第一设定单元122、选择单元124和计算单元126，第一设定单元122与建模单元114信号连接，用于设定硬点的前束变化率目标值，并基于目标值设定变量及约束条件。选择单元124与第一设定单元122信号连接，用于选择最优方案。计算单元126与选择单元124信号连接，用于计算最优方案，以得到确定解。
如图4所示，稳健性评估分析模块130包括：第二设定单元132、响应单元134和稳健性评估单元136，第二设定单元132与方案优化模块120信号连接，用于设定方法参数和随机变量。响应单元134与第二设定单元132信号连接，以与第二设定单元132建立响应模型，稳健性评估单元136与响应单元134信号连接，以对响应模型进行稳健性评估。
如图5所示，优化模块140包括：第一设置单元142、第二设置模型144和优化单元146，第一设置单元142与稳健性评估分析模块130信号连接，用于设置优化约束条件。第二设置单元144与第一设置单元142信号连接，用于设置稳健性优化模型。优化单元146与第二设置单元144信号连接，用于优化稳健性优化模型。
本发明提供了一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法，包括：
分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；
基于所述灵敏度，选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；
对所述最优方案的稳健性进行评估分析；
对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
还包括：
对优化后的所述最优方案进行整体验证。
1) 以悬架性能关键指标（前束变化率）为响应因变量目标，以悬架硬点X、Y、Z空间坐标为自变量，基于ISIGHT自动化仿真平台环境进行灵敏度分析，如图6所示。
2）基于灵敏度分布表，选择高灵敏度硬点坐标（例如转向拉杆外球头点X\Y\Z三个坐标）作为优化自变量，以悬架性能关键指标为优化响应目标。选择合适的优化算法进行自动寻忧。得到最优方案确定解。如图8所示。
3）选择ISight仿真集成平台中的6SIGMA模块，建立稳健性评估工作流，分析当前方案的6SIGMA水平。如图9所示。
4）基于当前6SIGMA水平判断若需要优化提升稳健性，启动自动优化工作流，给出方案集中的最优解。人图10所示。
综上，本发明的技术方案应用于某皮卡车平台中悬架设计优化，实现了快速进行悬架稳健性评估和优化的最优设计，通过评估可以看出悬架硬点设计的稳健性得到显著提高，同时悬架关键性能指标（前束变化率）未出现明显波动，保证了设计的稳健性。
本发明基于汽车悬架设计稳健性评估及优化总技术路线建立了汽车底盘悬架机构设计稳健性评估及优化的成套技术方法，大大提高了处理的自动化程度，极大提高了效率，该发明中的分析优化方法使得对稳健性的评估和优化变得极为容易，是模块化平台化技术的一块重要基石。
本主要技术方案是通过建立多体动力学汽车底盘悬架系统模型，进行悬架系统平行跳动工况的动力学分析，编写模型后台脚本，确定变量和关键目标，实现变量及目标的自动识别，基于ISIGHT多学科集成仿真平台，集成灵敏度分析及稳健性分析优化模块技术，形成自动化稳健性评估及优化工作流。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，包括：
灵敏度分析模块，用于分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；
方案优化模块，与所述灵敏度分析模块信号连接，用于选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；
稳健性评估分析模块，与所述方案优化模块信号连接，以对所述最优方案的稳健性进行评估分析；
优化模块，与所述稳健性评估分析模块信号连接，以对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
2.根据权利要求1所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，还包括：
验证模块，与所述优化模块信号连接，用于验证硬点稳健性的优化后的所述最优方案。
3.根据权利要求1所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，灵敏度分析模块包括：
硬点变量获取单元，用于获取硬点变量；
建模单元，与所述硬点变量获取单元信号连接，以建立基于硬点变量的近似模型，并验证所述近似模型的精度。
4.根据权利要求3所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，所述方案优化模块包括：
第一设定单元，与所述建模单元信号连接，用于设定硬点的前束变化率目标值，并基于所述目标值设定变量及约束条件；
选择单元，与所述设定单元信号连接，用于选择所述最优方案；
计算单元，与所述选择单元信号连接，用于计算所述最优方案，以得到所述确定解。
5.根据权利要求4所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，稳健性评估分析模块包括：
第二设定单元，与所述方案优化模块信号连接，用于设定方法参数和随机变量；
响应单元，与所述第二设定单元信号连接，以与所述第二设定单元建立响应模型；
稳健性评估单元，与所述响应单元信号连接，以对所述响应模型进行稳健性评估。
6.根据权利要求5所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，其特征在于，所述优化模块包括：
第一设置单元，与所述稳健性评估分析模块信号连接，用于设置优化约束条件；
第二设置单元，与所述第一设置单元信号连接，用于设置稳健性优化模型；
优化单元，与所述第二设置单元信号连接，用于优化所述稳健性优化模型。
7.一种汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法，其特征在于，采用如权利要求1至6中任一项所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化装置，所述汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法包括：
分析汽车悬架硬点变量的灵敏度；
基于所述灵敏度，选择优化算法并寻找最优方案，以获取最优方案的确定解；
对所述最优方案的稳健性进行评估分析；
对所述最优方案的稳健性进行优化，并给出最优解。
8.根据权利要求7所述的汽车悬架设计的稳健性评估、优化方法，其特征在于，所述包括：
对优化后的所述最优方案进行整体验证。
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