[發明專利]半主動懸架系統與機械彈性車輪的參數匹配控制系統及優化方法

在審

• 申請號: 201810347631.9
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108446520A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 趙又群;周凱;徐瀚;王秋偉;張桂玉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統，其特征在于：包括依次連接的整車動力學模型系統、控制優化系統和聯合仿真系統；

所述整車動力學模型系統用于根據半主動懸架系統與機械彈性車輪的數學模型及整車參數，基于CARSIM建立整車的CARSIM動力學模型，并在CARSIM中設計參數變量；

所述控制優化系統用于將所述整車動力學模型系統輸出的CARSIM動力學模型和參數變量導入MATLAB，聯合控制半主動懸架系統與機械彈性車輪的參數匹配優化工作；所述MATLAB還連接有優化算法模塊，采用基于精英策略的非支配排序遺傳算法NSGA-II進行多目標優化；

所述聯合仿真系統用于對不同工況的聯合仿真，輸出不同工況下的最優解集或曲線，獲取最優的半主動懸架匹配參數。

2.根據權利要求1所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統，其特征在于：所述整車參數包括：車重、車高、輪距、軸距。

3.根據權利要求1所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統，其特征在于：所述參數變量包括半主動懸架的剛度與阻尼參數變量。

4.根據權利要求1所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統，其特征在于：所述整車動力學模型系統中，首先根據機械彈性車輪與半主動懸架的數學模型，在CARSIM中建立機械彈性車輪與半主動懸架的動力學模型；再根據整車參數在CARSIM中搭建整車的CARSIM模型。

5.根據權利要求1所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統，其特征在于：所述聯合控制，是通過CARSIM自帶的聯合MATLAB/Simulink控制模塊將建好的整車動力學模型導入MATLAB中進行聯合控制。

6.根據權利要求1-5任一所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統的優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1.根據半主動懸架系統與機械彈性車輪的數學模型及整車參數，基于整車仿真軟件CARSIM與MATLAB建立整車動力學模型與相應的控制優化方案，聯合控制半主動懸架與機械彈性車輪的參數匹配優化工作；

步驟2.通過不同工況的聯合仿真，獲取不同工況下的最優解集或曲線，試制具有相應參數的半主動懸架與機械彈性車輪進行實車測試與主觀評價驗證，從而確定最優的半主動懸架匹配參數。

7.根據權利要求6所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統的優化方法，其特征在于：步驟1中，所述基于整車仿真軟件CARSIM與MATLAB建立整車動力學模型與相關控制優化方案，具體方法為：

(1)根據機械彈性車輪與半主動懸架的數學模型，在CARSIM中建立機械彈性車輪與半主動懸架的動力學模型；

(2)根據整車參數在CARSIM中搭建整車模型；

(3)在CARSIM中設計半主動懸架的剛度與阻尼參數變量；

(4)在MATLAB中設計并建立相應的控制優化算法程序；

(5)將CARSIM動力學模型導入MATLAB進行聯合仿真。

8.根據權利要求6或7任一所述的半主動懸架系統與機械彈性車輪參數匹配的控制系統的優化方法，其特征在于：所述控制優化方案采用基于精英策略的快速非支配排序遺傳算法NSGA-II，進行多目標優化，其具體步驟如下：

(1)確定優化目標函數：以分別表征汽車平順性、操縱穩定性與行駛安全性的車身加速度均方根值a、懸架系統動行程f以及車輪與路面間的相對動位移v為目標函數；

(2)確定優化變量：以半主動懸架剛度K與阻尼C為優化變量；

(3)確定約束條件：選擇懸架的動撓度、輪胎的動載荷及懸架系統的阻尼比為約束條件；

(4)設計優化迭代參數：包括種群大小N、交叉概率p_c、變異概率p_m、重啟動判斷代數M及外部種群大小N_e＝200；

(5)進行不同工況的聯合仿真，得出不同工況下的最優解集或曲線。