[發(fā)明專利]一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化平臺及優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811360464.8
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109614658B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁春元;華周;宋盤石;張佳輝
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F30/23;G06F30/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化平臺，還公開了一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化方法，以Isight作為空氣懸架系統(tǒng)多學(xué)科優(yōu)化平臺，依據(jù)懸架運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、靜力學(xué)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，以此達(dá)到懸架的綜合性能最佳。相較于相比較于傳統(tǒng)懸架設(shè)計(jì)將懸架細(xì)化為各個(gè)模塊，再依次對各個(gè)零件建模、求解這種單一的串行優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，本發(fā)明的空氣懸架系統(tǒng)多學(xué)科優(yōu)化平臺可以從全局整體性能均衡，從而提升懸架設(shè)計(jì)質(zhì)量，對未來懸架設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)價(jià)值和工程應(yīng)用意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，尤其是涉及一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化平臺及優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的懸架設(shè)計(jì)過程中，最常見的是模塊化設(shè)計(jì)思想，在全面分析和總結(jié)懸架系統(tǒng)組成和功能后，將懸架分為多個(gè)模塊，對每個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行建模、求解和優(yōu)化設(shè)計(jì)。然后通過在子模塊間建立關(guān)系，將這些子模塊組裝成整體。這種優(yōu)化方法就是單一的串行優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對各自模塊單獨(dú)優(yōu)化，而沒有關(guān)注各自之間的相互作用和矛盾，各模塊之間沒有共同的設(shè)計(jì)因素和目標(biāo)，忽略了相互影響甚至矛盾的方面，只能獲得局部最優(yōu)解(子系統(tǒng))或者是錯(cuò)誤解，求得系統(tǒng)最優(yōu)解比較困難。鑒于這種單一優(yōu)化方法的局限性，所獲得的最優(yōu)解帶來的直接影響就是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。然而，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法就可以彌補(bǔ)單一優(yōu)化方法的不足，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化是一種最近應(yīng)用廣泛的學(xué)科優(yōu)化理論，最主要的核心內(nèi)容是基于系統(tǒng)整體性能的平衡，在全面考慮系統(tǒng)整體性能或功能最優(yōu)的前提下，首先對各子系統(tǒng)(學(xué)科)的設(shè)計(jì)要素和目標(biāo)進(jìn)行歸納整理，然后找出各子系統(tǒng)(學(xué)科)之間相互影響的因素，通過設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)(學(xué)科)的協(xié)同機(jī)制和優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的性能最優(yōu)。

汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及性能、成本、布置等設(shè)計(jì)因素，他們之間相互影響、作用，甚至是矛盾的。把任何一個(gè)設(shè)計(jì)因素變?yōu)榭煽氐模@些設(shè)計(jì)要素都會對汽車的綜合特性產(chǎn)生作用，將這些可控設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮，使之并存，一定有相互矛盾的設(shè)計(jì)因素。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明第一目的是公開一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化平臺，第二目的是公開一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化方法，利用該方法可確定懸架系統(tǒng)的各設(shè)計(jì)因素的關(guān)聯(lián)作用，探討懸架系統(tǒng)各設(shè)計(jì)因素的關(guān)聯(lián)和矛盾作用，使懸架系統(tǒng)性能、成本、布置達(dá)到系統(tǒng)整體最優(yōu)，各設(shè)計(jì)要素能達(dá)到平衡，使底盤整體性能最均衡。

技術(shù)方案：一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化平臺，所述多學(xué)科優(yōu)化平臺是基于Isight平臺集成了CATIA、ADAMS、ABAQUS和Carsim軟件構(gòu)建而成的空氣懸架多學(xué)科優(yōu)化平臺，對汽車空氣懸架系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)之間的協(xié)同優(yōu)化；其中CATIA軟件用于建立空氣懸架三維模型；ADAMS軟件用于空氣懸架車輛運(yùn)動學(xué)分析；ABAQUS軟件用于空氣彈簧、橫向穩(wěn)定桿的有限元分析；Carsim軟件用于模擬空氣彈簧車輛在不同工況和道路條件下的性能。

一種汽車空氣懸架系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

(1)建立空氣懸架車輛多學(xué)科優(yōu)化模型；

(2)選擇系統(tǒng)級優(yōu)化變量和約束條件，構(gòu)造系統(tǒng)；

(3)給定系統(tǒng)變量的初始值，將該值傳遞給各個(gè)子系統(tǒng)，進(jìn)行子系統(tǒng)優(yōu)化；

(4)完成各個(gè)子系統(tǒng)優(yōu)化后將優(yōu)化結(jié)果反饋給系統(tǒng)級優(yōu)化，進(jìn)行優(yōu)化求解；

(5)系統(tǒng)級對子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)，判斷是否滿足一致性約束條件，是否收斂，收斂則求解結(jié)束，否則返回第四步再繼續(xù)計(jì)算。

其中，所述步驟(1)中基于動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、靜力學(xué)三學(xué)科建立空氣懸架車輛多學(xué)科優(yōu)化模型。

協(xié)同優(yōu)化包括兩層優(yōu)化模型：系統(tǒng)級優(yōu)化模型和并行的子系統(tǒng)級優(yōu)化模型，其中系統(tǒng)級優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型描述如下：