CN113536468A - 多工况和多目标下悬架k&c特性的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，包括：S1、确定K特性及C特性中待优化的设计变量；S2、将设计变量与悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件相关联；S3、采用DOS命令依次调用各工况下的.cmd命令文件，输出各工况下的仿真数据；S4、提取目标参数，包括：前束角、外倾角、车轮侧向位移、车轮纵向位、主销内倾角、主销后倾角、轮心纵向柔度和侧向柔度；S5、基于目标参数设计优化目标，查找悬架各个K&C工况下均满足优化目标的设计变量值。多工况和多目标下同时进行自动优化计算，达到综合的最优结果，指导底盘结构设计。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，更具体地，本发明涉及一种多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法。
背景技术
悬架作为整车的一个重要组成部分，对车辆的操纵稳定及平顺舒适性有着关键性的影响作用；通常悬架性能的好坏，可用其K&C特性来反映。悬架K特性主要受到悬架硬点位置的影响，悬架C特性主要受到悬架各衬套刚度值的影响。因此在车型开发初期，在保证悬架良好K&C特性的前提下，怎样确立合理的硬点位置和衬套刚度值就显得尤为重要。
目前，悬架模型的K&C优化，通常采用ADAMS\car与ADAMS\insight相结合，进行单工况的多目标优化，而不能在多个工况下同时达到最优。
发明内容
本发明提供一种多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，旨在实现多工况和多目标下的悬架K特性及C特性优化。
本发明是这样实现的，一种多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1、确定待优化的设计变量，在K特性中，设计变量包括：悬架总成中对前束角、外倾角影响比较大的硬点坐标，在C特性中，设计变量包括：各衬套在其局部坐标系下的各向刚度值；
S2、将设计变量与悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件相关联，其中，K特性包括两个工况的.cmd命令文件：同向轮跳工况与侧倾工况；C特性包括以下五个工况的.cmd命令文件：同向纵向力加载工况、同向侧向力加载工况、反向侧向力加载工况、同向回正力矩加载工况、反向回正力矩加载工况；
S3、采用DOS命令依次调用悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件，输出各工况下的仿真数据；
S4、提取目标参数，包括：前束角、外倾角、车轮侧向位移、车轮纵向位、主销内倾角和主销后倾角、轮心纵向柔度和侧向柔度；
S5、基于目标参数设计优化目标，查找悬架各个K&C工况下均满足优化目标的设计变量值。
进一步的，优化目标具体如下：
1)轮跳过程中前束角变化斜率达到设定的斜前束角变化斜率值；
2)外倾角变化斜率达到设定的外倾角变化斜率值；
3)车轮侧向位移变化率小于设定的侧向位移变化率，车轮纵向位移变化率小于设定的纵向位移变化率；
4)主销内倾角达到设定的内倾角值，主销后倾角达到设定的后倾角值；
5)轮心纵向柔度和侧向柔度分别达到各自的设定目标值。
获取在悬架各个K&C工况下均满足上述优化目标的设计变量值。
进一步的，若对优化对象为各目标参数对应的试验数据时，则优化目标为试验数据与对应仿真数据之差的均方根最小值。
本发明提供的多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法具有如下有益技术效果：
1)多工况和多目标下同时进行自动优化计算，达到综合的最优结果，指导底盘结构设计；
2)解决了以试验数据为优化目标的难题，可以简单地将试验数据存储于optimus优化软件中，在DOE过程与对应的仿真参数数据进行对比，优化后，悬架仿真数据更贴近试验测试数据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明实施例提供的多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、确定待优化的设计变量，在K特性中，设计变量包括：悬架总成中对前束角、外倾角影响比较大的硬点坐标，在C特性中，设计变量包括：各衬套在其局部坐标系下的各向刚度值；
S2、将设计变量与悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件相关联，K特性包括两个工况的.cmd命令文件：同向轮跳工况与侧倾工况；C特性包括以下五个工况的.cmd命令文件：同向纵向力加载工况、同向侧向力加载工况、反向侧向力加载工况、同向回正力矩加载工况、反向回正力矩加载工况；
将设计变量与悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件相关联即将设计变量写入cmd命令文件中，cmd命令文件中包括：参数化的悬架多体模型、运行工况、输出信息及设计变量，该.cmd命令文件为文本文件，可读性强，可以进行编程，便于过相应的DOS命令依次调用悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件进行求解计算。
S3、采用DOS命令依次调用悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件，输出各工况下的仿真数据；
S4、提取目标参数，包括：前束角、外倾角、车轮侧向位移、车轮纵向位、主销内倾角和主销后倾角、轮心纵向柔度和侧向柔度；
S5、基于目标参数设计优化目标，查找悬架各个K&C工况下均满足优化目标的设计变量值。
在本发明实施例中，基于目标参数的优化目标设计方法具体如下：
1)轮跳过程中前束角变化斜率达到设定的前束角变化斜率值为优化目标，前束角变化斜率是指前束角随轮心垂向位移变化曲线的斜率值，用于确保整车的不足转向度，保证车辆的操纵稳定性；
2)外倾角变化斜率达到设定的外倾角变化斜率值，外倾角变化斜率是指外倾角随轮心垂向位移变化曲线的斜率值，用于确保轮胎与路面的作用角度，提升轮胎抓地力，保证车辆的操纵稳定性；
3)车轮侧向位移变化率小于设定的侧向位移变化率，车轮纵向位移变化率小于设定的纵向位移变化率，以确保轮胎磨损特性，其中，车轮侧向位移变化率是指车轮侧向位移随轮心垂向位移变化曲线的斜率值，车轮纵向位移变化率是指车轮纵向位移随轮心垂向位移变化曲线的斜率值；
4)主销内倾角达到设定的内倾角值，主销后倾角达到设定的后倾角值，确保车辆的转向特性；
5)轮心纵向柔度达到设定的纵向柔度值，确保车辆对路面障碍冲击的舒适性；轮心侧向柔度达到设定的侧向柔度值，确保车辆的转向灵敏度。
旨在获取在悬架各个K&C工况下均满足上述优化目标的设计变量值。
在本发明实施例中，若对优化对象为各目标参数的试验测试数据时，此处的试验测试数据是对实车进行试验后，获取的目标参数的数值，则优化目标为试验测试数据与对应仿真数据之差的均方根，当优化目标最小时，悬架仿真数据曲线与试验数据曲线最为接近；能直接简单地以试验数据为优化目标，最大程度地接近目标性能。
本发明提供的多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法具有如下有益技术效果：
1)多工况和多目标下同时进行自动优化计算，达到综合的最优结果，指导底盘结构设计；
2)解决了以试验测试数据为优化目标的难题，可以简单地将试验数据存储于optimus优化软件中，在DOE过程与对应的仿真参数数据进行对比，优化后，悬架仿真数据曲线更贴近试验数据曲线。
optimus软件的工作原理：以最少的样本点数量和尽可能高的精度分析出设计变量和优化目标间的相互关系，采用合理经济的试验方法，进行DOE，分析输入参数(设计变量)和输出参数(优化目标)之间的敏感度关系，从而找到主要设计变量和次要设计变量。针对主要设计变量，再次进行DOE，在此基础上，利用DOE结果建立设计变量与目标参数的响应面。在判断响应面模型质量符合要求的前提下，进行设计优化计算出悬架上各设计变量所对应的最优值。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1、确定待优化的设计变量，在K特性中，设计变量包括：悬架总成中对前束角、外倾角影响比较大的硬点坐标，在C特性中，设计变量包括：各衬套在其局部坐标系下的各向刚度值；
S2、将设计变量与悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件相关联，其中，K特性包括两个工况的.cmd命令文件：同向轮跳工况与侧倾工况；C特性包括以下五个工况的.cmd命令文件：同向纵向力加载工况、同向侧向力加载工况、反向侧向力加载工况、同向回正力矩加载工况、反向回正力矩加载工况；
S3、采用DOS命令依次调用悬架各个K&C工况下的.cmd命令文件，输出各工况下的仿真数据；
S4、提取目标参数，包括：前束角、外倾角、车轮侧向位移、车轮纵向位、主销内倾角、主销后倾角、轮心纵向柔度和侧向柔度；
S5、基于目标参数设计优化目标，查找悬架各个K&C工况下均满足优化目标的设计变量值。
2.如权利要求1所述多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，其特征在于，优化目标具体如下：
1)轮跳过程中前束角变化斜率达到设定的前束角变化斜率值；
2)外倾角变化斜率达到设定的外倾角变化斜率值；
3)车轮侧向位移变化率小于设定的侧向位移变化率，车轮纵向位移变化率小于设定的纵向位移变化率；
4)主销内倾角达到设定的内倾角值，主销后倾角达到设定的后倾角值；
5)轮心纵向柔度和侧向柔度分别达到各自的设定目标值。
获取在各个工况下均满足上述优化目标的设计变量值。
3.如权利要求1所述多工况和多目标下悬架K&C特性的优化方法，其特征在于，若对优化对象为各目标参数的试验测试数据时，则优化目标为试验测试数据与对应仿真数据之差的均方根最小值。
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