[發明專利]一種方程式賽車空間轉向梯形結構的全局優化方法

在審

• 申請號: 202110083289.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112749445A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 豐明坤;徐書揚;王家欣;孫麗慧;葛丁飛;周揚;施祥;翟治年;李曉勇;周凌簫;李海洋;吳震東
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 顏果

本發明涉及一種方程式賽車空間轉向梯形結構的全局優化方法，屬于車輛彎道轉向性能研究技術領域。首先建立方程式賽車空間梯形內外輪轉角關系的智能算法優化模型，通過選取轉向內外點空間坐標6個參數為決策變量建立空間轉向梯形結構的優化模型，然后對傳統粒子群算法進行改進，重新定義學習因子，引入模擬退火思想，并提出粒子震蕩的原理，使得改進的粒子群算法在優化模型參數時克服了算法早熟、迭代后期算法全局搜索能力過差等問題，大大提高了方程式賽車空間轉向梯形結構的優化模型參數優化求解的精度和穩定性，優化后的實際內外輪轉角關系更接近目標轉向關系。

技術領域

本發明涉及車輛彎道轉向性能研究技術領域，具體地說，涉及一種方程式賽車空間轉向梯形結構的全局優化方法。

背景技術

中國大學生方程式汽車大賽(Formula Student Chian，簡稱“中國FSC”)是一項由汽車相關專業在校本科生和研究生參加的汽車設計和制造的賽車運動。參賽車手主要通過方向盤控制賽車運動，因而轉向性能直接影響到賽車成績，其中轉向梯形的優化設計是轉向系統影響轉向性能的主要因素，因而成為國內外該領域學者的熱點研究方向。

目前該研究領域已經利用空間機構學建立了轉向梯形的數學模型并進行了優化設計，并嘗試用一些經典的算法去優化這些參數，Xi Pingyuan^[1]等利用混合遺傳算法優化了轉向梯形參數，陳思忠^[2]利用非線性最小二乘法進行了優化。上述研究給出了轉向梯形優化模型，并初步提出了模型參數的優化思想，但是求解精度相對較低，且只適用于平面問題的討論中，在維數較大時，這些算法往往容易計算量過大，求解效率低，而實際問題的討論往往處在三維空間。

基于此，有學者建立了空間轉向梯形參數優化方案，并提出了改進的粒子群算法，將智能算法引入到空間模型的參數優化求解中，利用遺傳算法將空間模型轉化為平面模型的問題進行了優化設計，也有學者提出改進粒子群算法，提高了空間模型參數優化的收斂速度。但是，當前空間轉向梯形優化模型參數求解智能算法易陷入局部最優，導致求解精度較低，且僅適用于維數較少、規模較小的平面轉向梯形優化模型，傳統的粒子群算法雖然擁有很強的全局搜索能力，但卻存在后期收斂速度慢的問題。

[1]XI Ping-yuan,WANG CHeng.Hybrid genetic algorithm optimization onsteering trapezoid linkage of vehicle[C].2009 4th International Conference onComputer ScienceEducation，Nanjing，China，2009(7):.

[2]陳思忠，倪俊，吳志成.基于特定賽道的方程式賽車轉向梯形優化與虛擬試驗[J].機械傳動，2012，36(09):67-70.CHEN Si-zhong，NI Jun，WU ZHi-cheng.Optimizationand virtual test of steering trapezoid of formula racing car based onparticular race track[J].Journal of Mechanical Transmission，2012，36(09):67-70.

發明內容

本發明的目的是提供一種方程式賽車空間轉向梯形結構的全局優化方法，解決了方程式賽車空間轉向梯形結構優化模型中數據維數和處理規模大的問題，提高了模型中全局最優解的收斂速度和精度。

為了實現上述目的，本發明提供的方程式賽車空間轉向梯形結構的全局優化方法包括以下步驟：

(1)構建方程式賽車的空間轉向梯形結構模型；

(2)選取空間轉向梯形結構模型的左側內外點的初始坐標為決策變量構建優化函數：