CN111506963A - 一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法及系统，初始化参数并根据优化区间产生底盘层优化设计变量；判断底盘层设计变量是否满足约束条件，若是，则运行仿真模型得到簧载质心振动加速度时域响应，若否，则更新底盘层设计变量直至满足约束条件；利用簧载质心振动加速度时域响应计算底盘层优化目标，并将计算得到的底盘层最优优化目标与底盘层历史最优优化目标进行比较，获得最新的底盘层最优优化目标；进入驾驶室层平顺性优化，并根据优化区间产生优化驾驶室层设计变量，判断驾驶室层设计变量是否满足约束条件，重复底盘层设计变量优化计算步骤，直至得到最新的驾驶室层最优优化目标。

Description

一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车工程技术领域，尤其涉及一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法及系统。

背景技术

汽车于人类社会生产具有重要作用，车辆平顺性定义为：在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。平顺性不仅影响乘员乘坐舒适性，对安全性与燃油经济性也产生明显影响。为提升车辆竞争能力，有必要对其平顺性进行深入研究。

在早期商用车设计开发过程中，样车试制与调教以实现更优动力学性能为主要方法，具有周期长、效率低、成本高的缺点；随着计算机计算能力提升以及智能优化算法深化发展，基于优化算法的商用车动力学性能提升得以广泛应用。然而目前针对商用车平顺性优化的相关理论与方法多以驾驶员座椅位置振动加速度为优化目标，仅考虑乘员的乘坐舒适性而忽略底盘或车身振动对整车平顺性、货物完好性、汽车零部件寿命及可靠性的影响；影响车辆平顺性的悬架参数也支配车辆的部分其它相互矛盾的性能，但相当数量的优化方法未考虑该因素对优化结果的影响。此外，网络购物快速发展对公路货物运输可靠性亦提出更高要求，促使重型商用车使用量快速增加以及综合性能更优化发展。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法，能够从振动传递路径及隔振率的角度对车辆振动进行优化，提升车辆综合竞争实力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，初始化参数并根据优化区间产生底盘层优化设计变量；判断所述底盘层设计变量是否满足约束条件，若是，则运行仿真模型得到簧载质心振动加速度时域响应，若否，则更新所述底盘层设计变量直至满足所述约束条件；利用所述簧载质心振动加速度时域响应计算底盘层优化目标，并将计算得到的底盘层最优优化目标与底盘层历史最优优化目标进行比较，获得最新的所述底盘层最优优化目标；进入驾驶室层平顺性优化，并根据所述优化区间产生优化驾驶室层设计变量，判断所述驾驶室层设计变量是否满足所述约束条件，重复所述底盘层设计变量优化计算步骤，直至得到最新的驾驶室层最优优化目标；分别进行分层优化隔振率计算并将计算得到的隔振率与离散最优隔振率进行比较，获得最新最优隔振率；判断平顺性分成优化进程是否满足终止条件之一，若是，则结束优化进程并输出所述底盘层设计变量与所述驾驶室层设计变量最优解；若否，则重新开始底盘层平顺性优化。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：获得所述底盘层最优优化目标、所述驾驶室层最优优化目标之后，还包括，判断底盘层优化进程是否满足跳出条件之一，若是，则进入驾驶室层平顺性优化，若否，则更新所述底盘层设计变量继续进行优化计算直至满足所述跳出条件；判断驾驶室层优化进程是否满足所述跳出条件之一，若是，则跳出驾驶室层平顺性优化，进行分层优化隔振率计算，若否，则更新所述驾驶室层设计变量继续进行所述优化计算直至满足所述跳出条件。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：优化计算所述底盘层、所述驾驶室层之前还包括，利用实车结构构建商用车平顺性模型；分别设定分层优化目标、分层优化变量及分层约束条件；在仿真应用环境中将所述分层优化目标、所述分层优化变量、所述分层约束条件程序化；编写并调用优化算法程序关联所述分层优化目标、所述分层优化变量及所述分层约束条件进行平顺性分层优化。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：构建所述商用车平顺性模型包括，建立商用车振动模型、平顺性仿真路面及平顺性模型；建立所述商用车振动模型包括，基于所述商用车实体结构建立目标商用车振动模型，利用能量法建立所述目标商用车振动模型的拉格朗日微分方程、动力方程、势能方程及耗散能方程，对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入所述拉格朗日微分方程内，获得目标商用车振动微分方程；建立所述平顺性仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；建立所述平顺性模型包括，将所述商用车振动模型与所述平顺性仿真路面进行组合。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：设定所述分层优化目标包括，座椅导轨平顺性及簧载质心。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：设定所述分层设计变量包括，底盘悬架设计变量和驾驶室悬架设计变量；所述底盘悬架设计变量包括，悬架刚度及阻尼；所述驾驶室悬架设计变量包括，悬置刚度、阻尼及减振器安装角。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：设定所述分层约束条件包括，悬架动行程、车轮动载荷、底盘悬架静挠度、底盘悬架偏颇、驾驶室悬置动挠度、驾驶室悬置偏颇。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的一种优选方案，其中：所述分层优化包括，底盘层平顺性优化和驾驶室层平顺性优化。

作为本发明所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化系统的一种优选方案，其中：包括，显示模块，用于显示仿真运动和分析、比较、验证所述计算结果，其包括主窗口单元和附属窗口单元，所述目标商用车振动模型仿真结果动画以及参数在所述主窗口单元界面进行显示；总控模块与所述显示模块相连接，用于调配参数，设定所述分层优化目标、所述分层设计变量及所述分层优化约束条件，控制仿真程序运行，并将运行结果实时通过输入输出管理模块传输至所述显示模块的界面中进行显示；所述输入输出管理模块，用于传输数据流及参数信息，管理系统内部运行参数和数据，分别存储分层优化前及优化后的数据，当查询时，则能快速准确地输出查询信息，便于分析研究；分析模块连接于所述总控模块，用于对比、分析优化前后商用车平顺性分层优化目标时域及频域响应。

本发明的有益效果：本发明方法通过悬架系统参数分层优化，从振动传递路径及隔振率的角度对平顺性进行优化，提高乘员乘坐舒适性的同时增加货物安全性、最优减小车身振动、降低零件疲劳提升其可靠性；此外，优化亦能保证悬架相关的其他性能及指标在合理范围，为商用车平顺性设计与优化提供更为可靠的应用基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的优化计算流程示意图；

图2为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的目标商用车振动模型示意图；

图3为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的冲击路面类型示意图；

图4为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的流程示意图；

图5(a)为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的优化前后座椅导轨振动加速度时域对比示意图；

图5(b)为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的优化前后座椅导轨振动加速度频域对比示意图；

图5(c)为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的优化前后簧载质心振动加速度时域对比示意图；

图5(d)为本发明方法第一个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法的优化前后簧载质心振动加速度频域对比示意图；

图6为本发明方法第二个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化系统的模块结构分布示意图；

图7为本发明方法第二个实施例所述的一种基于重型商用车平顺性的分层优化系统的网络拓扑结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中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、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

随着汽车的乘坐舒适性得到人们的重视，使得以噪声、振动和声振粗糙度为代表的NVH性能成为汽车竞争力的重要指标之一，悬架的隔振性能对整车NVH性能的影响很大，当悬架系统受到来自路面激励时，振动经多个悬架组件沿不同方向传递到车身结构，形成多路径传递，且每条传递路径对于车身结构的振动响应的贡献均不同；而本实施例针对于此提供了一种面向重型商用车平顺性的分层优化方法，利用悬架系统参数分层优化，提高乘员乘坐舒适性的同时增加货物安全性、最优减小车身振动、降低零件疲劳度提升其可靠性，进一步的，从振动传递路径及隔振率的角度对平顺性进行优化。

参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法，包括：

S1：初始化参数(如种群规模、最大迭代次数等)并根据优化区间产生底盘层优化设计变量。

S2：判断底盘层设计变量是否满足约束条件，若是，则运行仿真模型得到簧载质心振动加速度时域响应；若否，则更新底盘层设计变量直至满足约束条件。

S3：依据簧载质心振动加速度时域响应计算底盘层优化目标(簧载质心振动加速度均方根值)；

S4：将计算得到的底盘层最优优化目标与底盘层历史最优优化目标进行比较，获得最新的底盘层最优优化目标。

S5：判断底盘层优化进程是否满足跳出条件之一，若是，则进入驾驶室层平顺性优化；若否，则更新底盘层设计变量继续进行优化计算直至满足跳出条件。

跳出条件包括：

一、满足约束条件的优化变量组数大于等于种群规模；

二、出现优于底盘层历史最优优化目标的优化目标。

S6：进入驾驶室层平顺性优化，并根据优化区间产生优化驾驶室层设计变量。

S7：判断驾驶室层设计变量是否满足约束条件，若是，则运行仿真模型得到座椅导轨振动加速度时域响应；若否，则更新驾驶室层设计变量直至满足约束条件。

S8：对簧载质心振动加速度时域响应进行频谱分析得到频域响应，对频域响应进行频率加权、积分及开方运算以得到驾驶室层优化目标(座椅导轨振动加速度频率加权均方根值)；

S9：将得到的驾驶室层最优优化目标与驾驶室层历史最优目标进行比较，得到最新的驾驶室层最优目标。

S10：判断驾驶室层优化进程是否满足跳出条件之一，若是，则跳出驾驶室层平顺性优化，进行分层优化隔振率计算；若否，则更新驾驶室层设计变量继续进行优化计算直至满足跳出条件。

S11：将计算得到的隔振率同离散最优隔振率进行比较，获得最新最优隔振率。

S12：判断平顺性分成优化进程是否满足终止条件之一，若是，则结束优化进程并输出底盘层设计变量与驾驶室层设计变量最优解；若否，则重新开始底盘层平顺性优化。

终止条件包括：

一、达到最大优化迭代次数；

二、较历史最优隔振率改善不明显(隔振率增加小于1‰)。

具体的，参照图4，本实施例说明了一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法，在优化、计算、获取底盘层与驾驶室层设计变量最优解之前还包括以下步骤：

(1)利用实车结构构建商用车平顺性模型。其中需要说明的是，构建商用车平顺性模型包括：

建立商用车振动模型、平顺性仿真路面及平顺性模型。

参照图2，基于商用车实体结构建立目标商用车振动模型，振动模型包括车轮、底盘悬架、驾驶室悬架、二类底盘、鞍座、驾驶室、座椅、驾驶员以及挂车，其中，前轮刚度、后轮刚度、后轮刚度及挂车车轮刚度下端同路面连接，上端连接其所对应的非簧载质量，非簧载质量上端通过悬架刚度与阻尼连接与二类底盘和挂车，二类底盘上端分别通过驾驶室悬置和鞍座连接驾驶室与挂车，驾驶室内座椅刚度与阻尼上端连接驾驶员。模型中相关参数含义及数值如下：表1：目标商用车振动模型相关参数表。

利用能量法建立目标商用车振动模型的拉格朗日微分方程，如下：

其中，T：振动系统总动能，U：系统势能，D：系统耗散能，Q_i：广义坐标q_i所对应的广义力；

动力方程，

势能方程，

耗散能方程，

对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入拉格朗日微分方程内，获得目标商用车振动微分方程，

建立平顺性仿真路面包括：

激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；

冲击路面是纵向截面形状为梯形、半圆形及正弦状的凸起，截面尺寸较单减速带类似；

参照图3，随机路面是利用滤波白噪声建立，如下，

建立平顺性模型包括：

将商用车振动模型与平顺性仿真路面进行组合。

(2)分别设定分层优化目标、分层优化变量及分层约束条件。本步骤需要说明的是，设定分层优化目标是为了协调解决乘员舒适性、货物安全性、汽车零部件寿命及可靠性在当前平顺性优化中应用不足的问题，因此，本实施例从振动传递路径及隔振率的角度对平顺性进行优化，分层优化目标分别是座椅导轨平顺性和簧载质心，其具体包括：

考虑座椅导轨平顺性优化乘员舒适性，如下：

其中，a(t)：驾驶员座椅导轨Z向振动加速度时域信号，

考虑簧载质心优化货物安全性、汽车零部件寿命及可靠性，如下：

其中，ACC(t)：簧载质心Z向振动加速度时域信号；

隔振率计算如下：

f₃(X)＝f₂(X)/f₁(X)×100％

其中，f₁(X)：座椅导轨振动加速度频率加权均方根值，f₂(X)：簧载质心振动加速度频率加权均方根值，f₃(X)：隔振率。

进一步需要说明的是，车辆行驶时影响平顺性的激励主要为路面激励，商用车的路面激励传递路径包括，路面、车轮、车轴、底盘悬架、车架、驾驶室悬置、驾驶室及座椅导轨，而本发明方法利用车轴、车架及座椅导轨振动粗略计算底盘悬架与驾驶室悬置隔振率，达到从振动传递路径及隔振率的多角度平顺性优化的目的。

设定分层设计变量包括：

底盘悬架设计变量和驾驶室悬架设计变量；

底盘悬架设计变量包括，悬架刚度及阻尼；

驾驶室悬架设计变量包括，悬置刚度、阻尼及减振器安装角；

X₁＝{x₁，x₂，x₃，x₄，x₅}^T＝{k₁，c₁，k₂，c₂，c₃}^T

X₂＝{x₆，x₇，x₈，x₉，x₁₀}^T＝{k_f，c_f，k_r，c_r，θ}^T

其中，k₁、c₁、k₂、c₂及c₃分别为底盘前悬刚度、底盘前悬阻尼、平衡悬架刚度、平衡悬架阻尼1及平衡悬架阻尼2；k_f、c_f、k_r、c_r及θ分别为驾驶室前悬刚度、驾驶室前悬阻尼、驾驶室后悬刚度、驾驶室后悬阻尼及驾驶室后悬减振器安装角。

悬架参数同时影响平顺性、部分其他矛盾的车辆性能及其他悬架指标，为了避免平顺性优化造成其他性能或指标过度恶化，本实施例需要对其进行约束计算，设定约束条件具体如下：

悬架动行程参数SWS定义为车轮和车身的位移差的均方根值，用于描述相对于静平衡位置悬架位移的变化程度，根据随机路面高斯分布的假设，对线性系统而言，其响应也具有高斯性质，可通过正态分布描述，对悬架动行程而言，在平衡位置条件下，车轮和车身保持相对位移在±SWS_rms、±2SWS_rms、±3SWS_rms以内的概率分别为68.3％、95.4％、99.7％，因此根据悬架动行程均方根值就可决定在某种路面输入条件下所需的悬架动行程，如下所示：

车轮动载荷：当轮胎载荷随悬架运动而波动时，由于轮胎动态延迟机理的影响，可用的有效侧向力或纵向力减小，因此，若能保持稳定的轮胎法向载荷，则可获得较大的轮胎力；若轮胎动载荷波动增加，随轮胎跳动加剧，轮胎抓地能力将随之减弱；

底盘悬架静挠度：后悬架静挠度应比前悬架的挠度小，以有利于防止车身出现较大的纵向角振动，

底盘悬架偏颇：在满载情况下，前悬架固有频率和后悬架有频率在1.5-2.5Hz范围内，并使前悬架偏频略小于后悬架偏频，

类似的，驾驶室悬置动挠度：

类似的，驾驶室悬置偏颇：

(3)在仿真应用环境中将分层优化目标、分层优化变量、分层约束条件程序化。

(4)编写并调用优化算法程序关联分层优化目标、分层优化变量及分层约束条件进行平顺性分层优化。其中还需要说明的是，分层优化包括：

底盘层平顺性优化和驾驶室层平顺性优化。

具体的，传统的多目标优化方法能够选择出合适的最优解，但是其考虑车辆整体平顺性的影响范围较为狭窄，且应用多有限制性，使得悬架协调能力不足，故其选择的最优解并不适用于现有的重型商用车的推广开发；而本发明方法是对悬架系统参数分层优化，从振动传递路径及隔振率的角度对平顺性进行优化，能保证悬架相关的其他性能及指标在合理范围内，为商用车平顺性设计与优化提供更为可靠的应用基础，且本实施例分别以优化前后的底盘设计变量(本发明优化方法实现)做以对比说明，直观地表达本发明方法所具有的真实效果。优化前的底盘层设计变量原始值如下：

表2：底盘层平顺性设计变量表。

优化完成后得到的底盘层最优设计变量如下：

表3：最优设计变量数据表。

设计变量	最优值	设计变量	最优值
				k<sub>1</sub>	540000	k<sub>f</sub>	22000
c<sub>1</sub>	18000	c<sub>f</sub>	6000
				k<sub>2</sub>	5480000	k<sub>r</sub>	19800
c<sub>2</sub>	22000	c<sub>r</sub>	6000
				c<sub>3</sub>	22000	θ	20

还需要说明的是，本实施例分别将优化前后的设计变量代入目标商用车平顺性计算模型并输出座椅导轨及簧载质心的振动加速度(优化目标)的时域信号及频域信号，对比优化前后商用车平顺性分层优化目标时域及频域响应，分别以这两处的振动加速度的频率加权均方根值、均方根值为目标函数，确定优化效率。

参照图5(a)～图5(d)，虚线(优化前)幅值比实线(优化后)幅值大，即振动加速度越大，车体抖动的越厉害，由于优化设计变量后使得底盘层及驾驶室层的动力学特性(固有频率及能量耗散系数)和隔振率发生改变，从而影响其产生作用力的大小，进一步影响其在相同激励作用下所产生的振动响应，从图中幅值能够看出，优化后的幅值较小(振动加速度较小)，波动不大，趋于稳定趋势(车辆较平顺舒适)。

再进一步的是，为了对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统多目标优化方法和本发明方法进行对比说明；传统多目标优化方法优化车辆悬架系统考虑并不全面，仅针对于舒适平缓性进行优化，不考虑车辆隔振率，使得悬架协调性能不足，且优化时间较长，输出结果并不精确，为验证本发明方法相对于传统优化方法在考虑了优化隔振率的基础上大幅度提高了乘员舒适平顺性、货物安全性及最优减小车身振动性，参照图5(a)～图5(d)的时域、频域对比图，本实施例以分别以30km/h、60km/h、90km/h为测试条件，针对分层优化目标(底盘层、驾驶室层)应用分层优化算法，并算得优化前后的频率加权均方根值、隔振率及下降比。如下表所示：

表4：优化目标数值表。

需要说明的是，传统多目标优化方法不考虑振动传递路径及隔振率对车辆行驶中带来的振动影响，故表4的数据值中无法计算传统多目标优化方法的隔振率数据，进一步的是，参照图5和表4，隔振率的优化提升比较明显，验证了本发明方法从隔振率角度优化平顺性的优化性大于传统多目标优化方法的优化性，表4中的优化提升比数据能够非常直观的看到本发明方法在分层优化后得到的优化目标更能为重型商用车今后的设计研发减小车身振动性，即使在行驶中有振动，也是趋于较平缓的、乘员较舒适的振动感。

实施例2

参照图6和图7，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种基于重型商用车平顺性的分层优化系统，包括：

显示模块100，用于显示仿真运动和分析、比较、验证计算结果，其包括主窗口单元101和附属窗口单元102，目标商用车振动模型仿真结果动画以及参数在主窗口单元101界面进行显示；

总控模块200与显示模块100相连接，用于调配参数，设定分层优化目标、分层设计变量及分层优化约束条件，控制仿真程序运行，并将运行结果实时通过输入输出管理模块300传输至显示模块100的界面中进行显示；

输入输出管理模块300，用于传输数据流及参数信息，管理系统内部运行参数和数据，分别存储分层优化前及优化后的数据，当查询时，则能快速准确地输出查询信息，便于分析研究；

分析模块400连接于总控模块200，用于对比、分析优化前后商用车平顺性分层优化目标时域及频域响应。

进一步的是，总控模块200对于经典优化问题(一般不涉及任何多物理模型)，在空白模型中添加稳态研究和优化研究(建立目标函数、控制变量、上下限和约束)，并在全局定义下定义参数和助变量；对于多物理场优化分析，需建立正演模型(几何、物理场)，在全局定义下定义参数或在优化接口下添加控制变量，优化处理设计变量。

优选的是，为了消除信息传输的瓶颈，本实施例设置多组总线(高速存储总线)，使得线路控制更简单，且对于I/O总线的传送效率要求较低，在以总控模块200为中心的双总线结构中，存储记忆层通过存储总线与CPU交换信息，同时还可以通过系统总线与I/O设备交换信息，使得信息传输速率较高。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：包括，

初始化参数并根据优化区间产生底盘层优化设计变量；

判断所述底盘层设计变量是否满足约束条件，若是，则运行仿真模型得到簧载质心振动加速度时域响应，若否，则更新所述底盘层设计变量直至满足所述约束条件；

利用所述簧载质心振动加速度时域响应计算底盘层优化目标，并将计算得到的底盘层最优优化目标与底盘层历史最优优化目标进行比较，获得最新的所述底盘层最优优化目标；

进入驾驶室层平顺性优化，并根据所述优化区间产生优化驾驶室层设计变量，判断所述驾驶室层设计变量是否满足所述约束条件，重复所述底盘层设计变量优化计算步骤，直至得到最新的驾驶室层最优优化目标；

分别进行分层优化隔振率计算并将计算得到的隔振率与离散最优隔振率进行比较，获得最新最优隔振率；

判断平顺性分成优化进程是否满足终止条件之一，若是，则结束优化进程并输出所述底盘层设计变量与所述驾驶室层设计变量最优解；若否，则重新开始底盘层平顺性优化。

2.如权利要求1所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：获得所述底盘层最优优化目标、所述驾驶室层最优优化目标之后，还分别包括，

判断底盘层优化进程是否满足跳出条件之一，若是，则进入驾驶室层平顺性优化，若否，则更新所述底盘层设计变量继续进行优化计算直至满足所述跳出条件；

判断驾驶室层优化进程是否满足所述跳出条件之一，若是，则跳出驾驶室层平顺性优化，进行分层优化隔振率计算，若否，则更新所述驾驶室层设计变量继续进行所述优化计算直至满足所述跳出条件。

3.如权利要求1或2所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：优化计算所述底盘层、所述驾驶室层之前还包括，

利用实车结构构建商用车平顺性模型；

分别设定分层优化目标、分层优化变量及分层约束条件；

在仿真应用环境中将所述分层优化目标、所述分层优化变量、所述分层约束条件程序化；

编写并调用优化算法程序关联所述分层优化目标、所述分层优化变量及所述分层约束条件进行平顺性分层优化。

4.如权利要求3所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：构建所述商用车平顺性模型包括，建立商用车振动模型、平顺性仿真路面及平顺性模型；

建立所述商用车振动模型包括，基于所述商用车实体结构建立目标商用车振动模型，利用能量法建立所述目标商用车振动模型的拉格朗日微分方程、动力方程、势能方程及耗散能方程，对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入所述拉格朗日微分方程内，获得目标商用车振动微分方程；

建立所述平顺性仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；

建立所述平顺性模型包括，将所述商用车振动模型与所述平顺性仿真路面进行组合。

5.如权利要求3所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：设定所述分层优化目标包括，

座椅导轨平顺性及簧载质心。

6.如权利要求3所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：设定所述分层设计变量包括，底盘悬架设计变量和驾驶室悬架设计变量；

所述底盘悬架设计变量包括，悬架刚度及阻尼；

所述驾驶室悬架设计变量包括，悬置刚度、阻尼及减振器安装角。

7.如权利要求3所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：设定所述分层约束条件包括，

悬架动行程、车轮动载荷、底盘悬架静挠度、底盘悬架偏颇、驾驶室悬置动挠度、驾驶室悬置偏颇。

8.如权利要求4～7任一所述的基于重型商用车平顺性的分层优化方法，其特征在于：所述分层优化包括，底盘层平顺性优化和驾驶室层平顺性优化。

9.一种基于重型商用车平顺性的分层优化系统，其特征在于：包括，

显示模块(100)，用于显示仿真运动和分析、比较、验证所述计算结果，其包括主窗口单元(101)和附属窗口单元(102)，所述目标商用车振动模型仿真结果动画以及参数在所述主窗口单元(101)界面进行显示；

总控模块(200)与所述显示模块(100)相连接，用于调配参数，设定所述分层优化目标、所述分层设计变量及所述分层优化约束条件，控制仿真程序运行，并将运行结果实时通过输入输出管理模块(300)传输至所述显示模块(100)的界面中进行显示；

所述输入输出管理模块(300)，用于传输数据流及参数信息，管理系统内部运行参数和数据，分别存储分层优化前及优化后的数据，当查询时，则能快速准确地输出查询信息，便于分析研究；

分析模块(400)连接于所述总控模块(200)，用于对比、分析优化前后商用车平顺性分层优化目标时域及频域响应。

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