[發(fā)明專利]一種考慮模態(tài)的電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110591733.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113312704A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張森皓;趙萬忠;周小川;欒眾楷;鄒松春;王崴崴;梁為何;劉津強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/27;B62D5/04;B62D5/06;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種考慮模態(tài)的電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方法，步驟如下：對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)建模；對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模；分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率和一側(cè)車輪受到瞬態(tài)激勵時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反應(yīng)時間，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)向路感和轉(zhuǎn)向能耗的數(shù)學(xué)表達(dá)式；通過貢獻(xiàn)度分析法獲取對上述四個優(yōu)化目標(biāo)影響最大的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行優(yōu)化，將尺寸作為優(yōu)化變量；建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率和瞬態(tài)激勵的反應(yīng)時間與電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系；獲得Pareto解集并通過理想解相似偏好排序法選取最優(yōu)折中解。本發(fā)明綜合考慮了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操作性能需求和靜力學(xué)性能要求，能夠獲得精度更高且收斂速度較快的優(yōu)化結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮模態(tài)的電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因其路感清晰、助力精確和電氣化程度較高等優(yōu)點得到了廣泛的關(guān)注。但是其結(jié)構(gòu)相較于電助力轉(zhuǎn)向和液壓助力轉(zhuǎn)向更加復(fù)雜，設(shè)計難度更大。如何避免液壓系統(tǒng)工作時液壓泵、助力電機(jī)和發(fā)動機(jī)怠速的振動引起的共振且減小車輪受到瞬態(tài)激勵時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反應(yīng)時間已經(jīng)成為了一個值得關(guān)注的問題。同時，目前市場普遍要求電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要具有能耗低且路感清晰等性能，通過對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化可以有效的在系統(tǒng)設(shè)計之初就解決上述問題，從而減輕后續(xù)制定控制策略時的負(fù)擔(dān)。

當(dāng)前針對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化方法存在以下問題：

一是主要的優(yōu)化目標(biāo)是復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗和路感等，并未考慮到外界激勵對復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，液壓系統(tǒng)在工作時液壓泵、助力電機(jī)和發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動頻率非常接近轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率，極易引起共振從而影響駕駛員的操作且縮短轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用壽命。另外，在行駛過程中，路面不平度會給予轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一個瞬態(tài)激勵，從而引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生抖動影響駕駛員操作。

二是為了減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對瞬態(tài)激勵的反應(yīng)時間常常需要提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度和阻尼，剛度和阻尼的改變會引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有頻率、能耗和路感的改變。例如，較大的阻尼和剛度引起更高的能耗且使駕駛員在操作時感到方向盤更“沉重”。如何在提高電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率和對瞬態(tài)激勵的反應(yīng)速度的同時盡可能減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗且保持清晰的路感是一個急需解決的問題。

三是目前的主要優(yōu)化方法采用的傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化，該算法雖具有原理簡單和收斂速度快等優(yōu)點，但也存在全局搜索能力差，容易陷入局部最優(yōu)等缺點，從而影響優(yōu)化結(jié)果的精度。需要提出一種針對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性的新型優(yōu)化方法來解決電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化問題。

因此，需要一種針對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸且考慮固有頻率和瞬態(tài)激勵反應(yīng)時間的優(yōu)化方法，獲得更高的精度的最優(yōu)解來滿足系統(tǒng)對路感、能耗、模態(tài)和瞬態(tài)激勵的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮模態(tài)的電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方法，本發(fā)明綜合考慮了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操作性能需求和靜力學(xué)性能要求，能夠獲得精度更高且收斂速度較快的優(yōu)化結(jié)果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種考慮模態(tài)的電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方法，步驟如下：

(1)對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)建模；

(2)對電液復(fù)合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模；

(3)分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率和一側(cè)車輪受到瞬態(tài)激勵時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反應(yīng)時間，并推導(dǎo)出轉(zhuǎn)向路感和轉(zhuǎn)向能耗的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以使系統(tǒng)的固有頻率避開液壓泵、助力電機(jī)和發(fā)動機(jī)怠速的振動頻率，減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)瞬態(tài)激勵反應(yīng)時間，提高轉(zhuǎn)向路感和減小轉(zhuǎn)向能耗為四個優(yōu)化目標(biāo)；

(4)通過貢獻(xiàn)度分析法獲取對上述四個優(yōu)化目標(biāo)影響最大的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行優(yōu)化，將尺寸作為優(yōu)化變量；