一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110362863A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910500169.6(22)申请日2019.06.11(71)申请人南昌大学地址330000江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人刘明春陈威邓礼翘黄菊花曹铭(74)专利代理机构南昌赣专知识产权代理有限公司36129代理人王超(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图2页(54)发明名称一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法(57)摘要本发明公开了一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法，该方法含有步骤：1)根据车辆平顺性四个评价指标来优化匹配电动轮减振系统参数；2)综合考虑改善车辆行驶舒适性和平顺性，建立统一适应度函数，并对参数进行进行约束和限制，利用参数优化算法获得步骤1)中期望的减振系统参数；3)采用粒子群算法获得最佳的减振系统参数。本发明公开的轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法通过粒子群算法仿真优化得到轮内减振系统参数最优值，综合考虑具有与车身、车轴同时相连减振系统的电动轮，以能够改善车轮载荷和悬架动扰度的基本要求、降低车身加速度和电机冲击力为主要目标的参数优化匹配方案。CN110362863ACN110362863A权利要求书1/4页1.一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法,其特征在于，该方法含有步骤：1)所述车轮减振系统的电动轮与车身、车轴同时相连，根据车辆平顺性四个评价指标来优化匹配电动轮减振系统参数；2)综合考虑改善车辆行驶舒适性和平顺性，建立统一适应度函数，并对参数进行进行约束和限制，利用参数优化算法获得步骤1)中期望的减振系统参数；3)采用粒子群算法获得最佳的减振系统参数。2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法，所述步骤3)采用以下步骤具体执行：a)建立关于四个评价指标时域相应Simulink模型：(1)建立车轮的1/4的振动模型-----用于表示电机与车辆车身、车轴连接方式的参考模型；(2)利用(1)中所建立的1/4振动模型，推导其运动微分方程，车轮、车身及轮毂电机垂直位移坐标分别为x1、x2、x3，坐标原点选在各自的平衡位置，路面位移输入为x0，则其运动微分方程式一为：式中；M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵；(3)通过式一将运动微分方程转化为状态空间表达式：Y＝CX,式中：为系统状态相连；A为系统矩阵；G为输入矩阵；Y为系统输出向量；C为输出矩阵；W为系统输入向量；(4)建立路面激励模型，通过滤波白噪声时域表达式生成路面时域模型，即路面激励：式中：x0(t)为路面激励；f0为下截止频率，为了与实际路面更接近，可由下截止空间频率(n＝0.01m-1)和车速的乘积得到f0，即f0＝n*u；Gq(n0)为路面不平度系数；n0为参考空间频率(n0＝0.1m-1)；u为车速；ω(t)为白噪声；Gq(n0)表示参考空间频率n0下的路面功率谱密度值；(5)利用步骤(3)得到的状态空间表达确定S-function函数，通过S-function函数和路面激励模型建立关于四个指标时域相应的Simulink模型；b)建立满足步骤2)要求的粒子群算法,(1)首先在满足如下约束条件的基础上，建立适应度函数；2CN110362863A权利要求书2/4页(i)为了保证优化后整个系统的合理性和可行性，对需要优化的参数进行约束和限制：轿车悬架的限位行程[Dd]，限制为7-9cm；为保证悬架撞击限位块的概率不大于0.3％，悬架的动挠度均方根值RMS(fd)需要满足；RMS(fd)≦[Dd]/3，轮胎的相对动载均方根值RMS(Fd/G)需要满足RMS(Fd/G)≦1/3，由于车身固有频率为1～2Hz，车轮固有频率为10～15Hz,悬架/电机阻尼比为0.2～0.4，根据上述条件对弹簧减振系统和液压衬套的性能参数取值进行限制；设车身固有频率为f0，且有1≤f0≤2，设车轮固有频率为f1，且有10≤f1≤15，(ii)在上述约束条件基础上，建立用于改善车辆平顺性的适应度函数公式如下：其中RMS(ab)、RMS(Fd/G)、RMS(fd)、RMS(Fe)分别为电动轮减振系统的车身加速度、车轮动载荷、悬架动扰度、电机冲击力四个性能指标表的根值；RMS(ab_t)，RMS(Fd/G_t)，RMS(fd_t)，RMS(Fe_t)分别为固定连接的轮毂电机车轮对应的四个性能指标的均方根植；q1、q2、q3、q4为四个性能指标的加权系数，分别取0.3、0.2、0.2、0.3。3.根据权利要求2所述的一种轮毂电机车轮减振系统参数优化匹配方法，所述四个评价指标时域相应Simulink模型中：M-----质量矩阵