[發(fā)明專利]基于支持向量機的轎車車身綜合性能指標建模方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810034288.9
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101241521A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 朱平;張宇;陳關龍;郭永進;余海東;潘峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種汽車技術領域的設計方法，特別是一種基于支持向量機的轎車車身綜合性能指標建模方法。

背景技術

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，車身結構的優(yōu)化設計技術逐步的得到了應用，使得車身結構具有最佳綜合性能的同時，能夠盡量的降低自身重量。轎車車身結構優(yōu)化設計建模過程中，需要建立各個綜合性能指標與設計變量之間的數(shù)學關系模型，而汽車碰撞是一個瞬態(tài)、大變形、高度非線性的物理過程，包括碰撞力、加速度、結構變形及吸能量在內的耐撞安全性能指標具有強非線性的特點，因此，建立準確、高效的數(shù)學模型是車身結構優(yōu)化方案可行性成敗的關鍵。

目前，二階多項式模型建模簡單，適用于設計變量少、響應的非線性程度較弱的設計問題，而對于高維設計空間、強非線性響應的情況，其所建立模型的預測能力將大大的降低，因此采用該模型進行優(yōu)化得到的設計方案必然缺乏工程應用可靠性。

經對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，王海亮、林忠欽、金先龍，在《應用力學學報》2003，(3)：61-66上發(fā)表的文章“基于響應面模型的薄壁構件耐撞性優(yōu)化設計”中采用二階多項式模型建立了車身結構耐撞性指標(耐撞指數(shù)、最大碰撞力、平均碰撞力)的數(shù)學模型，而建模過程中僅通過方差分析作為驗證手段，未在設計空間內另外選取一定數(shù)量的隨機、均勻分布的樣本進行響應預測檢驗，故不能認為所建立的數(shù)學模型具有足夠的精度進行后續(xù)的優(yōu)化設計。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于支持向量機的轎車車身綜合性能指標建模方法，提高所建立模型的預測精度及建模效率，為后續(xù)的優(yōu)化設計奠定基礎，以期提高車身結構優(yōu)化設計方案的工程應用可行性。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟：

步驟一、選擇零件作為設計目標，并確定零件的板厚、材料參數(shù)作為設計變量；

所述選擇零件作為設計目標，具體為：在結構形式已經確定的前提下，幾何尺寸及材料參數(shù)在很大程度上決定了車身結構的性能，將車身結構中對各項性能響應較為敏感的零件作為設計目標，零件包括前圍、側圍、后圍、地板及頂棚各總成中的零件。

步驟二、依據(jù)步驟一所確定的設計變量，采用試驗設計方法生成設計矩陣；

所述采用試驗設計方法生成設計矩陣，具體為：在建立結構性能指標與設計變量函數(shù)關系的過程中，采用試驗設計方法中的均勻設計在多維設計空間內選擇樣本點，樣本點的數(shù)量由性能指標的非線性程度及建立數(shù)學模型所需達到的精度而定，采集樣本點上的性能響應信息，并利用這些響應信息完成函數(shù)關系的建立，均勻設計在n(n為設計變量個數(shù))維設計空間內均具有良好的均勻分散性，使得樣本均勻的分布在設計空間，捕捉性能響應特征信息，設計因素的水平與試驗的次數(shù)相等，通過DPS(數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計)軟件，在給定因素個數(shù)及試驗次數(shù)的前提下自動生成設計矩陣。

步驟三、根據(jù)設計矩陣進行有限元仿真試驗設計，提取結構性能指標值完成訓練樣本的建立；

所述提取結構性能指標值完成訓練樣本的建立，具體為：在生成設計矩陣后，根據(jù)設計矩陣的安排，利用有限元仿真試驗對各組合進行處理，并從處理結果文件中提取結構性能指標的試驗響應值，完成樣本的建立。

步驟四、利用支持向量機方法對樣本進行訓練，建立綜合性能指標數(shù)學模型；

所述建立綜合性能指標數(shù)學模型，具體為：在建立綜合性能指標與設計變量函數(shù)關系的過程中，采用數(shù)據(jù)挖掘中的支持向量機方法，將非線性問題轉化為高維空間中的線性回歸問題，通過求解一系列最優(yōu)化問題得到該線性回歸問題的解，以設計矩陣及有限元仿真得到的性能指標矩陣作為樣本，采用支持向量機方法進行樣本訓練，得到相應的回歸系數(shù)，完成綜合性能指標數(shù)學模型的建立。

所述支持向量機方法，其非線性函數(shù)表達如下：