CN114722676A - 一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，包括以下步骤：在乘用车悬置系统的多激励柔性振源系统中，利用等效激励力计算方法设计乘用车的悬置系统；根据悬置系统传递至乘用车车身的功率流作为功率流优化目标函数；将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量与约束条件；通过设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数；选取罚函数的响应系数；根据罚函数的响应系数对罚函数进行最小化计算，完成对乘用车悬置系统的垂向安装位置功率流优化。本发明使得乘用车悬置系统垂向安装位置动力总成模态频率总体下降，力传递率降低，低频振动性能明显改善，加强鲁棒性，对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化效果明显。
Description
技术领域
本发明属于车辆、动力机械振动的控制技术领域，具体涉及一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法。
背景技术
目前乘用车多采用承载式车身，汽车在行驶过程中所受自重及路面经轮胎、悬架等传递过来的载荷均由车身来承受，故车身的性能对整车质量有着极其重要的影响；乘用车后部车身通常包括后纵梁、后地板梁、C柱、D柱、后轮罩及后减震器安装塔等，对车身刚度、强度及模态性能有着显著的影响；
因此随着消费者对驾驶舒适性要求的提高，乘用车NVH问题日益凸显，悬置系统垂向安装位置是影响整车NVH性能的重要因素，同时还影响了汽车操纵稳定性、安全性，因此对其进行优化对提高整车性能起着至关重要的作用。
在降低乘用车NVH的过程中，如何设计出有效的隔振系统，来对乘用车悬置系统垂向安装位置的功率流进行优化，来降低汽车在行驶过程中的NVH，变成了本领域的一个主要研究方向，而在目前，并没有什么好的办法来对乘用车的NVH进行降低和改善，因此，急需设计一种新的乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，来改善乘用车在行驶过程中的NVH，提高用户行驶过程中的舒适性。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，使得乘用车悬置系统垂向安装位置优化后动力总成模态频率总体下降，力传递率降低，低频振动性能明显改善，具有鲁棒性好、对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化效果明显的特点。
本发明采用的技术方案是：一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，包括以下步骤：
在乘用车悬置系统的多激励柔性振源系统中，利用等效激励力计算方法设计乘用车的悬置系统；
根据悬置系统传递至乘用车车身的功率流作为功率流优化目标函数；
将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量与约束条件；
通过设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数；
选取罚函数的响应系数；
根据罚函数的响应系数对罚函数进行最小化计算，完成对乘用车悬置系统的垂向安装位置功率流优化。
上述技术方案中，利用等效激励力计算方法设计乘用车的悬置系统的过程包括：计算乘用车悬置系统的多激励柔性振源系统的柔性体等效振源，将该等效振源替代为原激励源进行隔振系统的设计，建立隔振系统的数学模型；根据隔振系统的数学模型建立隔振系统的力平衡方程；根据隔振系统的力平衡方程获取隔振系统的速度向量和力向量，得到隔振系统的结构特性矩阵。
上述技术方案中，根据悬置系统传递至乘用车车身的功率流作为功率流优化目标函数的过程包括：根据隔振系统的结构特性矩阵，将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量，构建隔振系统的动力学方程；基于隔振系统的动力学方程的稳态频率响应引入频率响应矩阵，获得隔振系统的结构阻尼或比例阻尼系统的频率响应矩阵的模态叠加形式；基于悬置系统的频率响应矩阵的模态叠加形式，计算悬置系统的垂向安装位置的稳态响应和输入功率流，构建功率流优化目标函数。
上述技术方案中，将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量与约束条件的过程包括：基于隔振系统中的悬置系统的垂向安装位置将悬置系统的功率流优化目标函数定义为动力总成传递的动率流；为动力总成传递的动率流的边界约束赋予设计变量的上下界；将动力总成传递的动率流的边界约束转化为不等式约束，形成功率流优化目标函数的约束条件；将功率流优化目标函数和约束条件转换为悬置系统的垂向安装位置的函数。
上述技术方案中，通过设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数的过程包括：在功率流优化目标函数的设计变量与约束条件的基础上，引入权因子获得罚函数；基于约束条件的约束函数的典型选择定义罚函数。
上述技术方案中，选取罚函数的响应系数的过程包括：根据每个悬置系统需要约束的变量个数选取罚函数的响应系数的初值；当悬置系统需要约束的变量个数为0时，罚函数的响应系数的初值为1；当悬置系统需要约束的变量个数大于0时，取罚函数梯度的模对的响应系数的极小化来选取其初值。
上述技术方案中，根据罚函数的响应系数对罚函数进行最小化计算的过程包括：选择一个悬置系统的垂向安装位置点作为初始点，必须是不等式约束的可行域内的一个内点；若初始点不是内点，在全部不等式约束中将不满足的不等式约束取负值，从其极小化中去搜索一个可行的初始点；从初始点开始执行以下计算过程：
针对当前的悬置系统的垂向安装位置点和响应系数构造罚函数，确定其搜索方向；在确定的搜索方向上，用一维搜索法确定搜索步长，计算得到下一个悬置系统的垂向安装位置点；采用外推方法加速，进行极小求解收敛，生成响应系数递减序列的下一个响应系数；对下一个响应系数，采用外推法估计罚函数的极小值；针对下一个悬置系统的垂向安装位置点和响应系数构造罚函数重复执行上述步骤并进行迭代。
上述技术方案中，根据隔振系统计算隔振系统中的悬置系统的功率流优化目标函数的过程包括以下步骤：
对于隔振系统中N个自由度的悬置系统的统垂向安装位置，设其动力学方程为：
在式(5)中，[m]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[k]为刚度矩阵；
为时域加速度向量；
为时域速度向量；x(t)为时域位移向量；f(t)为时域激励力向量；
对于稳态频率响应，引入频率响应矩阵，隔振系统的结构阻尼或比例阻尼系统的频响函数矩阵H(ω)的模态叠加形式为：
其中：在式(6)中，
为第i阶模态向量，ωi为第i阶模态向量相应的第i阶固有圆频率，ξi为悬置系统的第i阶结构阻尼比；ω为振动圆频率的计算变量；Ai和Bi为第i阶的计算系数；
定义悬置系统结构有限元计算模型在三维空间中的某一计算节点为p点；则悬置系统结构在p点的稳态响应为：
在式(7)中，f0j表示p节点的第j个自由度时域激励力向量f(t)的频域幅值，Hpj(ω)表示p节点的第j个自由度的的频响函数矩阵；
p点的输入功率流为：
在式(8)中，zp为p点的机械阻抗，ap与xp分别为p点的加速度与位移；
则悬置系统的功率流优化目标函数为：
其中，P为计算节点的总个数。
上述技术方案中，根据功率流优化目标函数的设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数的过程包括以下步骤：
在功率流优化目标函数的设计变量与约束条件的基础上，引入第q个约束条件的权因子ρq，把约束条件构成的约束函数加给目标函数，形成广义增广函数作为罚函数ψ(b,ρq)；
式(14)中，b为悬置系统的垂向安装位置，gq(b)为约束条件；H(gq(b))和G(gq(b))是约束条件的泛函，m表示边界约束转化为不等式约束所增加的公式个数；k表示每个悬置系统需要约束的变量个数；ψ(b)为针对不同设计变量的功率流优化目标函数；
约束函数由约束条件构成，其选择的原则是：
不等式约束gq(b)≥0的约束函数G(gq(b))的典型选择为：
当gq(b)→0+时，G1(gq(b))→+∞，要求b总是内点；
当gq(b)→0-时，G2(gq(b))→0，要求b总是外点；
当gq(b)＜0时，G3(gq(b))＞0；
当gq(b)≥0时，G4(gq(b))＝0；
根据以上要求定义罚函数如下：
在式(15)中Ωq表示第q个约束条件的权系数，rK表示受K个约束方程影响的响应系数，bK表示受K个约束方程影响限制取值的设计变量。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序，所述乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序被处理器执行时实现上述技术方案所述的方法的步骤。
本发明的有益效果是：本方法在乘用车悬置系统多激励柔性振源系统中，通过利用等效激励力计算方法设计隔振系统，建立隔振系统的功率流优化目标函数，并在隔振系统中的左右悬置垂向安装位置处计算得到优化目标函数的设计变量与约束条件，且以得到的约束条件构成的约束函数加给目标函数，形成广义增广函数，对罚函数进行最小化计算等过程对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流进行优化，能够使得乘用车悬置系统垂向安装位置优化后动力总成模态频率总体下降，力传递率降低，低频振动性能明显改善，具有鲁棒性好、对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化效果明显的优点，对动力总成悬置系统设计具有很好的应用价值。
附图说明
图1为本发明乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法的流程图。
图2为本发明实施例1动力总成悬置系统模型图。
图3为本发明实施例1动力总成质量惯性参数设计界面。
图4为本发明实施例1左悬置刚度参数设计界面。
图5为本发明实施例1右悬置刚度参数设计界面。
图6为本发明实施例1后悬置刚度参数设计界面。
图7为本发明实施例1位置参数设计界面。
图8为本发明实施例1动力总成传递功率模拟云图。
图9a-9k为本发明实施例1动力总成模态频率Hz与解耦率曲线图。
其中：图9a代表实施例1原状态动力总成模态频率Hz与解耦率变化记录表，图9b代表实施例1优化后动力总成模态频率Hz与解耦率变化记录表，图9c代表实施例1左悬臂x方向反力与频率曲线，图9d代表实施例1左悬臂y方向反力与频率曲线，图9e代表实施例1左悬臂z方向反力与频率曲线，图9f代表实施例1右悬臂x方向反力与频率曲线，图9g代表实施例1右悬臂y方向反力与频率曲线，图9h代表实施例1右悬臂z方向反力与频率曲线，图9i代表实施例1右悬臂x方向反力与频率曲线，图9j代表实施例1右悬臂y方向反力与频率曲线，图9k代表实施例1右悬臂z方向反力与频率曲线；
且在图9c-图9k中，浅色曲线代表优化后的曲线，深色曲线代表原状态的曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
在乘用车NVH问题研究过程中，振动分析和隔振设计可归纳为已知激励、响应、系统动态特性三者之二求出第三者的三类问题的综合；已知激励和结构动态特性求结构响应，是振动分析正问题；根据激励和响应求结构特性是第一类逆问题；根据响应和结构特性求激励是第二类逆问题。基于功率流的悬置系统垂向安装位置优化实质上就是先结合试验测量求解第一类逆问题，后计算验证振动正问题；
乘用车隔振系统的振动实际上是一个连续弹性体的振动问题，要用无限多的自由度才能描述其振动状态，必须对其进行某种简化，抽象出其主要力学本质，才能够对其计算和分析；在许多情况下，乘用车隔振结构的某些部件可以当作刚体看待，某些复杂部件可分离出来计算或试验其特性；这样，无限自由度体系便简化成一个由刚体和具有动态特性元件组成的有限自由度体系了；理论和实践均表明，这一转化可以保证响应计算结果有很好的精度，由无限自由度系统转化为有限自由度(多自由度)也就是把隔振系统物理模型转化成为隔振系统数学模型。
参照附图1-9所示的一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，包括步骤：
S1.在乘用车悬置系统多激励柔性振源系统中，利用等效激励力计算方法设计隔振系统，并建立隔振系统的数学模型及力平衡方程，其具体过程包括：
S101.在隔振系统设计过程中，隔振设计中对振源特性的了解至关重要，对单一激励进行的隔振设计只能提供策略性指导，确切了解振源信息才能充分指导隔振系统的设计，某种激励下设计良好的隔振系统处于另一种激励下不能充分发挥作用；多激励源系统，由于激励源的分布性，其频谱、分布位置及传递路径都不确定，输出是各激励源的相干表现；振源的识别一直是工程中的关键性问题，是结构噪声预报和减振降噪优化设计的关键性步骤；
对于多激励柔性振源系统，由于激励的分布性和相干性，难以识别出各个激励的作用位置和大小；因此需要计算柔性体等效振源，该等效振源可以替代原激励源进行隔振系统的设计，建立隔振系统的数学模型；
S102.在建立得到隔振系统的数学模型后，根据数学模型建立隔振系统的力平衡方程；
其中：在式(1)中，f1、v1为等效振源力和速度；f2、f3为其余结点所受外力，所以均为零；v2、v3为其余结点速度，v2待求，v3可测量得到；z为隔振系统的机械阻抗矩阵，由振动方程中的m、c、k矩阵决定的，其下标表示矩阵元素的坐标位置。
S103.由于f2、f3均为零，所以可得
S104.通过式(2)可将隔振系统的速度向量缩减为
S105.通过式(3)可得隔振系统的力向量为
通过式(4)可以看出，其中I表示单位矩阵。向量v1、v2能用v3表示其系数矩阵必须可逆(如矩阵不可逆，公式就不成立，就是[]-1不存在)，这就为测点的选取提出了要求，可以证明，对于实际隔振系统测量机器基脚处所有加速度可以保证其可逆性；z矩阵是设备、隔振器、基础组成的系统结构特性矩阵；在设备处于未安装状态，基础、机器、隔振器的特性参数都可通过测量得到；在设备安装状态下，已知隔振器特性参数，通过测量隔振器上下端响应也可获得设备和基础特性参数。
S2.对于隔振系统中具有N个自由度的悬置系统垂向安装位置，计算该结构系统的功率流优化目标函数，其具体过程的推导依据是振动理论，包括步骤：
S201.对于隔振系统中具有N个自由度的悬置系统垂向安装位置，设它的动力学方程为：
在式(5)中，[m]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[k]为刚度矩阵；
为时域加速度向量；
为时域速度向量；x(t)为时域位移向量；f(t)为时域激励力向量；上述参数可以通过多体动力学或有限元建模技术获得。
S202.对于稳态频率响应，即当{f(t)}＝{f0}exp(jωt)，ω为振动圆频率时，
{x}＝{x0}exp(jωt)＝(-ω2[m]+jω[c]+[k])-1{f0 exp(jωt)}，引入频率响应矩阵[H(ω)]＝(-ω2[m]+jω[c]+[k])-1，x0和f0分别是x(t)和f(t)的频域幅值。对于结构阻尼或比例阻尼系统，则模态叠加形式为：
其中：在式(6)中，
为第i阶模态向量，ωi为第i阶模态向量相应的第i阶固有圆频率，ξi为悬置系统的第i阶结构阻尼比；ω为振动圆频率的计算变量；Ai和Bi为第i阶的计算系数；通过振动理论推导获得。
S203.设悬置系统结构在有限元中某一个计算节点p点的稳态响应为：
p点的输入功率流为：
在式(7)中f0j表示p节点的第j个自由度时域激励力向量f(t)的频域幅值，Hpj(ω)表示p节点的第j个自由度的的频响函数矩阵；Hpj就是公式(6)中H按计算节点的重组形式在式(8)中，zp为p点的机械阻抗，ap与xp分别为p点的加速度与位移；
S204.则悬置系统的功率流优化目标函数为：
其中，P为计算节点的总个数。
S3.计算步骤S2得到的功率流优化目标函数的设计变量与约束条件，其具体过程包括：
S301.悬置系统垂向安装位置功率流优化的目的是计算在左右悬置不同的垂向安装高度下，动力总成传递到车身的功率流并使之最小；理论和试验均表明不同的悬置安装位置与动力总成传递的功率流是一一对应的函数，左右悬置垂向安装位置是本方法的设计变量，设为b，则目标函数为动力总成传递的动率流，即为ψ(b)；
S302.由于左右悬置位置的各个元素并不是独立的，还要受到实际边界条件的约束，因此给针对不同设计变量的功率流优化目标函数ψ(b)的边界约束赋予设计变量的上下界，防止在优化的过程中出现不切实际的量值，表示为
在式(10)中，下标q表示约束条件的编号，k表示每个悬置系统可能需要约束的变量个数；上标L和H分别表示下限值和上限值；
S303.将步骤S302的边界约束转化为不等式约束，表示为
gq(b)≤0(q＝m+1,m+2,…,m+k) (11)
在式(11)中，m表示转化所增加的公式个数；
S304.在上述的分析基础上，悬置系统垂向安装位置功率流优化设计构成为一个非线性规划问题，它的数学提法是：
目标函数：minψ(b)b∈Rk (12)
约束条件：gq(b)，(q＝1,2,...,m) (13)。
其中，RK表示实数值；Rk表示K个实数：R1，R2，…Rk,表示k个变量的取值都是实数。数学上用R表示实数。
S4.将步骤S3得到的约束条件构成的约束函数加给步骤S2得到的目标函数，形成广义增广函数，即“罚函数”，其具体过程包括：
S401.罚函数的实质是把约束非线性规划问题转化为无约束非线性规划问题，引入权因子ρq≥0，把约束条件构成的约束函数加给目标函数，形成广义增广函数，即“罚函数”
在功率流优化目标函数的设计变量与约束条件的基础上，引入第q个约束条件的权因子ρq，把约束条件构成的约束函数加给目标函数，形成广义增广函数作为罚函数ψ(b,ρq)；
式(14)中，b为悬置系统的垂向安装位置，gq(b)为约束条件；H(gq(b))和G(gq(b))是约束条件的泛函，m表示边界约束转化为不等式约束所增加的公式个数；k表示每个悬置系统需要约束的变量个数；ψ(b)为针对不同设计变量的功率流优化目标函数；
约束函数由约束条件构成，其选择的原则是：
不等式约束gq(b)≥0的约束函数G(gq(b))的典型选择为：
当gq(b)→0+时，G1(gq(b))→+∞，要求b总是内点；
当gq(b)→0-时，G2(gq(b))→0，要求b总是外点；
当gq(b)＜0时，G3(gq(b))＞0；
当gq(b)≥0时，G4(gq(b))＝0；
S402.根据以上要求可定义如下罚函数：
在式(15)中Ωq表示第q个约束条件的权系数，rK表示受K个约束方程影响的响应系数，bK表示受K个约束方程影响限制取值的设计变量。。
S5.选取罚函数的响应系数，权系数一般取Ωq＝1；在极小化过程中，响应系数rK的确定具有重要作用，包括它的初值r0的选取和它的递减方法的确定；若r0选得太小，会在初始极小化时，驱使它到达目标函数本身的极小点，而不是约束极小点，于是花费大量时间向约束极小点搜索；若选得太大，可能迫使它离开边界进入可行域太深，为了退回到起作用的约束处需要一个较长的搜索时间；
一般选取方法有：
(1)当k＝0时，r0＝1；
(2)取罚函数梯度的模对r的极小化来选取其初值，即由泰勒公式选取，其中R(b0)为计算的余子式，逐步趋近于零代表收敛：
S6.对罚函数进行最小化计算，即完成对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流的优化，其对罚函数进行最小化的算法步骤包括：
S601.选择一个计算初始点b0，它必须是可行域内的一个内点；若初始点不是内点，全部不等式约束中，将不满足的不等式约束取负值，从它们的极小化中去搜索一个可行的初始点；
S602.对当前的bK、rK构造罚函数ψ(bK,rK)，确定它的搜索方向sK；
S603.在确定的搜索方向上，用一维搜索法确定它的搜索步长λK，求出：
bK+1＝bK+λKsK
S604.方法收敛于约束极小值是缓慢的，需采用外推方法加速，可从bK-1、bK到bK+1外推一个近似极值点；当rK→0，变量可按(rK)1/2的线性或二次近似式做外推估计；线性估计是
二次估计是
其中，C表示选取的常数，根据计算量来定具体值，一般C取值2即可。
S605.极小求解收敛，根据
其收敛准则可选用下列之一：
其中，θ0是控制收敛性的常数，
是非线性问题的目标函数；Ui、Wi、Ki是非线性规划问题计算中可能会出现的一般项，概括性的表述，上标K表示对应的每个设计变量约束方程个数。这随具体的最优化算法不同而不同。就是随罚函数和系数的选择形式的不同而不同。
S606.生成响应系数递减序列的下一个值rK；
S607.对缩小了的响应系数rK，用步骤S604的外推法估计广义增广函数ψ(bK,rK)的极小值；
S608.转向步骤S602进行迭代。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序，所述乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序被处理器执行时实现上述技术方案所述的方法的步骤。
为进一步验证本发明所述上述乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法的有效性和优越性，利用具体实施例1进行仿真模拟；
(1)参数设定：
本实施例动力总成悬置系统模型如图2所示、动力总成质量惯性参数如图3所示、左悬置刚度参数如图4所示、右悬置刚度参数如图5所示、后悬置刚度参数如图6所示、位置参数如图7所示；且左悬置Z向位置变化范围：255.4→354.4，右悬置Z向位置变化范围：450→549；
(2)计算结果：
经计算，动力总成传递功率如图8所示，通过图8我们可以看出，左、右悬置Z向原始安装位置为：354.4——450，经传递功率流最小优化，左、右悬置Z向安装位置为：300.4——450；
其动力总成模态频率Hz与解耦率曲线如图9所示，经计算，优化后动力总成模态频率总体有所下降，力传递率降低，低频振动(20Hz-100Hz)性能明显改善，约降低3dB；同时从图9可以看出，经本发明所述乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法对乘用车悬置系统垂向安装位置进行功率流优化(300.4——450)，其动力总成模态频率Hz明显小于原状态(354.4——450)，说明本方法可以很好的对乘用车悬置系统垂向安装位置功率流进行优化，减小乘用车的NVH。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
在乘用车悬置系统的多激励柔性振源系统中，利用等效激励力计算方法设计乘用车的悬置系统；
根据悬置系统传递至乘用车车身的功率流作为功率流优化目标函数；
将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量与约束条件；
通过设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数；
选取罚函数的响应系数；
根据罚函数的响应系数对罚函数进行最小化计算，完成对乘用车悬置系统的垂向安装位置功率流优化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用等效激励力计算方法设计乘用车的悬置系统的过程包括：计算乘用车悬置系统的多激励柔性振源系统的柔性体等效振源，将该等效振源替代为原激励源进行隔振系统的设计，建立隔振系统的数学模型；根据隔振系统的数学模型建立隔振系统的力平衡方程；根据隔振系统的力平衡方程获取隔振系统的速度向量和力向量，得到隔振系统的结构特性矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据悬置系统传递至乘用车车身的功率流作为功率流优化目标函数的过程包括：根据隔振系统的结构特性矩阵，将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量，构建隔振系统的动力学方程；基于隔振系统的动力学方程的稳态频率响应引入频率响应矩阵，获得隔振系统的结构阻尼或比例阻尼系统的频率响应矩阵的模态叠加形式；基于悬置系统的频率响应矩阵的模态叠加形式，计算悬置系统的垂向安装位置的稳态响应和输入功率流，构建功率流优化目标函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：将悬置系统的垂向安装位置作为设计变量与约束条件的过程包括：基于隔振系统中的悬置系统的垂向安装位置将悬置系统的功率流优化目标函数定义为动力总成传递的动率流；为动力总成传递的动率流的边界约束赋予设计变量的上下界；将动力总成传递的动率流的边界约束转化为不等式约束，形成功率流优化目标函数的约束条件；将功率流优化目标函数和约束条件转换为悬置系统的垂向安装位置的函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：通过设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数的过程包括：在功率流优化目标函数的设计变量与约束条件的基础上，引入权因子获得罚函数；基于约束条件的约束函数的典型选择定义罚函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：选取罚函数的响应系数的过程包括：根据每个悬置系统需要约束的变量个数选取罚函数的响应系数的初值；当悬置系统需要约束的变量个数为0时，罚函数的响应系数的初值为1；当悬置系统需要约束的变量个数大于0时，取罚函数梯度的模对的响应系数的极小化来选取其初值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：根据罚函数的响应系数对罚函数进行最小化计算的过程包括：选择一个悬置系统的垂向安装位置点作为初始点，必须是不等式约束的可行域内的一个内点；若初始点不是内点，在全部不等式约束中将不满足的不等式约束取负值，从其极小化中去搜索一个可行的初始点；从初始点开始执行以下计算过程：
针对当前的悬置系统的垂向安装位置点和响应系数构造罚函数，确定其搜索方向；在确定的搜索方向上，用一维搜索法确定搜索步长，计算得到下一个悬置系统的垂向安装位置点；采用外推方法加速，进行极小求解收敛，生成响应系数递减序列的下一个响应系数；对下一个响应系数，采用外推法估计罚函数的极小值；针对下一个悬置系统的垂向安装位置点和响应系数构造罚函数重复执行上述步骤并进行迭代。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据隔振系统计算隔振系统中的悬置系统的功率流优化目标函数的过程包括以下步骤：
对于隔振系统中N个自由度的悬置系统的统垂向安装位置，设其动力学方程为：
在式(5)中，[m]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[k]为刚度矩阵；
为时域加速度向量；
为时域速度向量；x(t)为时域位移向量；f(t)为时域激励力向量；
对于稳态频率响应，引入频率响应矩阵，隔振系统的结构阻尼或比例阻尼系统的频响函数矩阵H(ω)的模态叠加形式为：
其中：在式(6)中，
为第i阶模态向量，ωi为第i阶模态向量相应的第i阶固有圆频率，ξi为悬置系统的第i阶结构阻尼比；ω为振动圆频率的计算变量；Ai和Bi为第i阶的计算系数；
定义悬置系统结构有限元计算模型在三维空间中的某一计算节点为p点；则悬置系统结构在p点的稳态响应为：
在式(7)中，f0j表示p节点的第j个自由度时域激励力向量f(t)的频域幅值，Hpj(ω)表示p节点的第j个自由度的的频响函数矩阵；
p点的输入功率流为：
在式(8)中，zp为p点的机械阻抗，ap与xp分别为p点的加速度与位移；
则悬置系统的功率流优化目标函数为：
其中，P为计算节点的总个数。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于根据功率流优化目标函数的设计变量与约束条件计算得到功率流优化目标函数的罚函数的过程包括以下步骤：
在功率流优化目标函数的设计变量与约束条件的基础上，引入第q个约束条件的权因子ρq，把约束条件构成的约束函数加给目标函数，形成广义增广函数作为罚函数ψ(b,ρq)；
式(14)中，b为悬置系统的垂向安装位置，gq(b)为约束条件；H(gq(b))和G(gq(b))是约束条件的泛函，m表示边界约束转化为不等式约束所增加的公式个数；k表示每个悬置系统需要约束的变量个数；ψ(b)为针对不同设计变量的功率流优化目标函数；
约束函数由约束条件构成，其选择的原则是：
不等式约束gq(b)≥0的约束函数G(gq(b))的典型选择为：
当gq(b)→0+时，G1(gq(b))→+∞，要求b总是内点；
当gq(b)→0-时，G2(gq(b))→0，要求b总是外点；
当gq(b)＜0时，G3(gq(b))＞0；
当gq(b)≥0时，G4(gq(b))＝0；
根据以上要求定义罚函数如下：
在式(15)中Ωq表示第q个约束条件的权系数，rK表示受K个约束方程影响的响应系数，bK表示受K个约束方程影响限制取值的设计变量。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序，所述乘用车悬置系统垂向安装位置功率流优化方法程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的方法的步骤。
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- 2022-04-18 CN CN202210403509.5A patent/CN114722676A/zh active Pending
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