CN111460370B - 汽车传动系统试验场关联方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车传动系统试验场关联方法,包括如下步骤:分析目标程序工况,根据目标程序工况选择关联试验场工况;将不同档位下的左右半轴扭矩、两前轮转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道;通过试验场路谱采集获取各通道信号,经过数据处理构建关联矩阵;将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量;求解优化函数,得到关联试验场各工况的循环次数;通过相对损伤对比,校验关联结果,确定关联试验场的动力传动系统耐久规范。本发明通过合理选择关联通道,采用各通道对数处理的方法,实现汽车动力传动系统的试验场关联。
Description
技术领域
本发明属于汽车耐久性能开发领域,尤其是涉及一种汽车传动系统试验场关联方法。
背景技术
汽车传动系统是汽车底盘四大系统之一,也是汽车实现其运动功能的关键组成部分。汽车传动系统的耐久性能不仅影响着汽车的使用寿命、用户评价,而且直接影响着驾驶员、乘客的乘车安全。因此,部分汽车厂商对传动系统的耐久性能考核制定了专门的试验场试验规范。
由于地理位置、试验场收费标准差异、试验场容纳能力等原因,部分汽车厂商需要制定某一试验场的传动系统耐久规范。汽车传动系统的试验规范是针对固定试验场的特定规范,一般是通过用户关联获取、制定的。用户关联是传动系统耐久规范制定的正向开发,但其存在周期长、成本高的缺点。为缩短开发周期、降低开发成本,将一个试验场的传动系统耐久规范转移至另一试验场是代替用户关联的另一种方法,这也就需要运用科学、合理的汽车传动系统试验场关联方法。
目前,相关学者对传动系统的试验场关联进行了相关研究,但关联方法仍存在不足,具体表现在:
1、李声超等在论文《一种汽车动力传动系统试验场关联新方法》中,通过动力传动系统各参数(车速分布、档位使用时间、发动机转速等)对标实现试验场关联,该方法只是对动力传动系统的宏观参数进行量化分析对标,并未从疲劳角度对动力传动系统试验场关联进行定性分析。
2、门玉琢等在论文《用户相关汽车动力传动系可靠性试验新方法》、专利《一种商用汽车动力传动系加速强化试验方法》(CN 103575531 A)中,通过动力传动系统做功输出能量等效进行试验场用户关联,该方法关注的是动力传动系统扭矩输出的关联等效,但未考虑零部件材料属性对于疲劳损伤的影响,也未考虑到发动机振动、路面冲击对汽车传动系统耐久性能的影响。
3、李文亮等在专利《考虑载荷分布及损伤一致性的多通道均衡关联新方法》(CN107644149 A)中,提出对通道整体进行归一化处理并赋予权重系数进行关联。如关联计算各通道的损伤值数值差距较大(尤其是存在数量级差异)时,通过归一化处理、赋予权重系数仍不能解决数值差距对求解结果导向的影响,即求解结果并不一定是“最优解”。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种汽车传动系统试验场关联方法,通过合理选择关联通道,采用各通道数据对数处理的方法,实现汽车动力传动系统的试验场关联。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
(1)获取目标试验场、关联试验场特征工况采集数据,分析目标程序工况,根据目标程序工况选择关联试验场工况;
(2)汽车动力传动系统不仅受到发动机输出的扭矩,还受到发动机的振动、由于路面不平度引起的振动。因此,将不同档位下的左右半轴扭矩、两前轮转向节(前驱车型)的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道。
(3)通过试验场路谱采集获取各通道信号,经过数据处理构建关联矩阵,关联矩阵如下所示:
其中,
为关联试验场各工况不同档位下的左右半轴扭矩的损伤矩阵;
为关联试验场各工况两前轮转向节的三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况变速器壳体三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况的循环次数,即求解变量;
为目标试验场目标程序各个通道的损伤和,即各关联通道的关联目标值。
(4)在动力传动系统试验场关联中,通常由于关联试验场工况较多,关联方程的解往往不是唯一的。此外,由于关联方程中求解变量个数较多,通过方程求解获取关联试验场各工况的循环次数较为困难。因此,将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量,其表达式如下:
其中,
α、β、ε分别为A、B、C的权重系数;
分别为A、B、C对应的各通道关联目标值;
M为设置的关联试验场工况循环次数上限。
在该优化函数中,通过权重系数α、β、ε的设置可实现关联通道权重的设置;通过对数处理,可有效解决各通道损伤值数值差距对求解结果导向的影响。
(5)通过优化算法对公式(2)进行优化求解,便可得到关联试验场各工况的循环次数K。
(6)通过相对损伤对比(关联程序/目标程序),校验关联结果,确定关联试验场的动力传动系统耐久规范。
本发明还提出一种汽车传动系统试验场关联系统,包括
数据获取单元,用于获取目标试验场、关联试验场特征工况采集数据,
分析目标程序工况,根据目标程序工况选择关联试验场工况;
关联通道选取单元,用于将不同档位下的左右半轴扭矩、两前轮转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道;
构建关联矩阵单元,用于通过试验场路谱采集获取各通道信号,经过数据处理构建关联矩阵;
数据优化单元,用于将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量;
关联计算单元,,求解优化函数,得到关联试验场各工况的循环次数;
关联结果校验单元,通过相对损伤对比,校验关联结果,确定关联试验场的动力传动系统耐久规范。
进一步的,所述数据优化单元中具体实现过程如下
将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量,其表达式如下:
其中,
α、β、ε分别为A、B、C的权重系数;
分别为A、B、C对应的各通道关联目标值;
M为设置的关联试验场工况循环次数上限。
进一步的,所述关联结果校验单元中,各关联通道的相对损伤比计算如下:
本发明还提出一种存储介质,包括能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至5中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序。
本发明还提出一种设备,包括
存储器,用于存储如权利要求1至5中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序;
处理器,存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至5 中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序。
相对于现有技术,本发明所述的一种汽车传动系统试验场关联方法具有以下优势:
(1)本发明将不同档位下的左右半轴扭矩、两前转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道,不仅考核了动力传动系统由于扭矩产生损伤的关联计算,而且考核了发动机振动、路面冲击对动力传动系统耐久性能的影响。
(2)本发明通过对数处理及不同通道的权重系数设置,有效解决了各通道损伤值数值差距对求解结果导向的影响,求解结果更优。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的方法流程示意图
图2为本发明实施例所述的信号采集结果示意图;
图3为本发明实施例所述的迭代曲线示意图;
图4为本发明实施例所述的相对损伤比结果示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
名词解释如下
目标试验场:现有汽车传动系统耐久规范所在试验场;
关联试验场:计划进行传动系统耐久试验,而需要特定耐久规范的试验场;
通道:路谱采集时单个特征信号的数据通道;
损伤值:不考虑具体的结构,而是直接把各种载荷信号,例如力、力矩、位移、加速度、应变、应力等都看作广义应力,以广义应力为输入,使用指定的标准S-N曲线,再按照与求真实疲劳损伤相同的方式进行循环计数和损伤累积;
循环次数:汽车在试验场需执行的特定工况数量。
如图1-4所示,本发明提供一种汽车传动系统试验场关联方法,具体实现过程如下
1、目标试验场动力传动系统规范工况及循环次数,如表1所示
表1目标试验场动力传动系统规范工况及循环次数
2、分析目标试验场动力传动系统规范工况,根据工程经验在关联试验场中选取工况,如表2所示
表2关联试验场选取工况
3、关联计算通道选取及数据处理
将不同档位下的左右半轴扭矩、两前转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联计算通道。通过实车路谱采集获取目标试验场、关联试验场各工况的采集数据,经过数据处理,获取两试验场各工况、各通道的相对损伤值。将目标试验场的各工况、各通道的相对损伤值乘以目标程序的循环次数,得到关联试验场的目标损伤值。如表3所示
表3关联计算通道列表
4、关联计算
以公式2作为优化函数,相关参数设置如下:
将关联试验场工况循环次数上限M:3000;
权重系数α、β、ε均设置为1。
采用优化算法对公式2进行优化求解,其迭代曲线如图2所示。
由迭代曲线可以看出,在迭代约20次时计算已收敛,并得到关联试验场各工况的循环次数。如表4所示
表4关联试验场各工况循环次数
5、关联结果校验
各关联通道损伤比是验证关联效果最直接的方式。通过优化计算得到关联试验场各工况的循环次数,利用计算得到的目标试验场各通道损伤目标、关联试验场各工况各通道的损伤值,便可得到各关联通道的相对损伤比:
上述计算结果的相对损伤比如图4所示:
两试验场工况的差异性直接影响着关联结果,采用优化算法进行求解即为在约束条件下寻找“最优解”。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车传动系统试验场关联方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)获取目标试验场、关联试验场特征工况采集数据,分析目标程序工况,根据目标程序工况选择关联试验场工况;
(2)将不同挡位下的左右半轴扭矩、两前轮转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道;
(3)通过试验场路谱采集获取各通道信号,经过数据处理构建关联矩阵;
(4)将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量;
(5)求解优化函数,得到关联试验场各工况的循环次数;
(6)通过相对损伤对比,校验关联结果,确定关联试验场的动力传动系统耐久规范;
所述步骤(6)中各关联通道的相对损伤比计算如下:
2.根据权利要求1所述的一种汽车传动系统试验场关联方法,其特征在于:所述步骤(3)中关联矩阵如下所示:
其中,
为关联试验场各工况不同挡位下的左右半轴扭矩的损伤矩阵;
为关联试验场各工况两前轮转向节的三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况变速器壳体三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况的循环次数,即求解变量;
为目标试验场目标程序各个通道的损伤和,即各关联通道的关联目标值。
3.根据权利要求2所述的一种汽车传动系统试验场关联方法,其特征在于:所述步骤(4)中将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量,其表达式如下:
其中,α、β、ε分别为A、B、C的权重系数;
分别为A、B、C对应的各通道关联目标值;
M为设置的关联试验场工况循环次数上限。
4.根据权利要求3所述的一种汽车传动系统试验场关联方法,其特征在于:在上述优化函数中,通过权重系数α、β、ε的设置可实现关联通道权重的设置;通过对数处理,可避免各通道损伤值数值差距对求解结果导向的影响。
5.一种汽车传动系统试验场关联系统,其特征在于:包括
数据获取单元,用于获取目标试验场、关联试验场特征工况采集数据,
分析目标程序工况,根据目标程序工况选择关联试验场工况;
关联通道选取单元,用于将不同挡位下的左右半轴扭矩、两前轮转向节的三向加速度、变速器壳体三向加速度作为关联通道;
构建关联矩阵单元,用于通过试验场路谱采集获取各通道信号,经过数据处理构建关联矩阵;
数据优化单元,用于将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量;
关联计算单元,求解优化函数,得到关联试验场各工况的循环次数;
关联结果校验单元,通过相对损伤对比,校验关联结果,确定关联试验场的动力传动系统耐久规范;
所述关联结果校验单元中,各关联通道的相对损伤比计算如下:
6.根据权利要求5所述的一种汽车传动系统试验场关联系统,其特征在于:
所述构件关联矩阵单元中,关联矩阵如下所示:
其中,
为关联试验场各工况不同挡位下的左右半轴扭矩的损伤矩阵;
为关联试验场各工况两前轮转向节的三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况变速器壳体三向加速度的损伤矩阵;
为关联试验场各工况的循环次数,即求解变量;
为目标试验场目标程序各个通道的损伤和,即各关联通道的关联目标值。
7.根据权利要求6所述的一种汽车传动系统试验场关联系统,其特征在于:所述数据优化单元中具体实现过程如下
将关联方程变换为优化函数进行优化求解来获取关联试验场的工况数量,其表达式如下:
其中,α、β、ε分别为A、B、C的权重系数;
分别为A、B、C对应的各通道关联目标值;
M为设置的关联试验场工况循环次数上限。
8.一种存储介质,其特征在于:包括能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至4中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序。
9.一种设备,其特征在于:包括
存储器,用于存储如权利要求1至4中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序;
处理器,存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至4中任一项的一种汽车传动系统试验场关联方法的程序。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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