一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法   0    0

本发明属于车辆被动悬架隔振领域，涉及一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法。其主要内容包括：步骤一：确定车辆悬架振动的动力学模型及其性能评价指标；步骤二：构建车辆ISD悬架机电网络系统；步骤三：根据性能优化目标，在正实不等式约束下，利用改进的多种群粒子群算法对车辆ISD悬架机电网络系统进行优化求解，得到相应的阻抗传递函数系数；步骤四：对车辆ISD悬架机电网络系统中求解得到的阻抗传递函数进行正实综合；步骤五：基于机电惯质的车辆ISD悬架机电网络的被动实现。本发明可有效解决车辆ISD悬架结构型设计方法的局限性与阻抗型设计方法难以实现的难题，为悬架的结构设计与实现提供新方法。

1.一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法，其特征在于，主要包含如下步骤：
步骤一：确定车辆悬架振动的动力学模型及其性能评价指标；
步骤二：构建车辆ISD悬架机电网络系统；
所述车辆ISD悬架机电网络系统，通过耦合装置将机械网络系统与电网络系统耦合作用而成，所述机械网络系统由惯容器、弹簧、阻尼器三类机械元件组成，其中，弹簧、阻尼器与惯容器相互并联连接；所述电网络系统由电容、电感、电阻三类元件组成，电容等效于惯容器，电感等效于弹簧，电阻等效于阻尼器；
所述耦合装置为单独的电机装置或惯容器与电机耦合装置；
步骤三：根据性能优化目标，在正实不等式约束下，利用改进的多种群粒子群算法对车辆ISD悬架机电网络系统进行优化求解，得到相应的阻抗传递函数系数；
所述利用改进的多种群粒子群算法对车辆ISD悬架机电网络系统进行优化求解中，其中采用的改进的多种群粒子群算法中同时包含多个种群，每个种群中的粒子位置与速度的更新规则为：
Xk+1＝Xk+Vk+1
其中，ω为权重，r1与r2均为区间为[0，1]的随机数，k为当前迭代次数， 为个体最优粒子位置， 为全局最优粒子位置，c1与c2均为常数，V为粒子速度，X为粒子位置；
所述改进的多种群粒子群算法，包括交叉操作与变异操作；
所述交叉操作的位置产生规则为：
a1＝rand(n)，a2＝rand(n)
其中，a1与a2均为选择的交叉个体位置；
所述交叉操作的实现条件为：
其中，fa1为a1的适应度值，fa2为a2的适应度值，fbest为最优个体的适应度值；
所述变异操作的实现条件为：fn＞fn+1，其中，fn为变异之前的适应度函数值，fn+1为变异之后的适应度函数值；
所述改进的多种群粒子群算法的约束不等式为：
其中，A、B、C、D、E、F为优化变量，取值范围均为[10-3，1010]；
步骤四：对车辆ISD悬架机电网络系统中求解得到的阻抗传递函数进行正实综合；
步骤五：基于机电惯质的车辆ISD悬架机电网络的被动实现；
所述基于机电惯质的车辆ISD悬架机电网络的被动实现，其具体实施方法为：
电网络系统的元件与机械网络系统的元件间的转化规则为：
其中，λ为机械网络系统与电网络系统的耦合系数，当耦合装置为单独的电机装置，单独的电机装置为直线电机装置时，λ＝(Bl)2，Bl为电机常数；当耦合装置为惯容器与电机耦合装置时，λ的值取决于惯容器的比例系数，C′为电容参数，R′为电阻参数，L′为电感参数；
当耦合装置为惯容器与电机耦合装置，且电机为直线电机，惯容器为平动式惯容器时，λ＝α2(Bl)2
其中，α为平动式惯容器的运动转化系数，Bl为直线电机的电机常数；
当耦合装置为惯容器与电机耦合装置，且电机为旋转电机，惯容器为滚珠丝杠惯容器时，
其中，P为滚珠丝杠副的导程，ke为电机的反电动势系数，kt为电机的力矩系数。

2.根据权利要求1所述的一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法，其特征在于，所述步骤一中的车辆悬架振动动力学模型主要考虑路面不平度位移输入、线性轮胎模型、非簧载质量、悬架系统与簧载质量。

3.根据权利要求1所述的一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法，其特征在于，所述步骤一车辆悬架振动的动力学模型的性能评价指标为：
其中，J1表示车身加速度的均方根值，J2表示路面输入速度到悬架动行程传递函数的最大增益值，J3表示轮胎动载荷均方根值，G表示路面不平度系数，v表示行驶车速， 表示路面输入位移到车身加速度的传递函数， 表示路面输入速度到悬架动行程的传递函数， 表示路面输入位移到轮胎动载荷的传递函数。

4.根据权利要求1所述的一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法，其特征在于，所述步骤三，根据性能优化目标，在正实不等式约束下，利用多种群交叉粒子群算法对车辆ISD悬架机电网络系统进行优化求解，得到相应阻抗传递函数系数；所述性能优化目标，其目标函数为单目标或多目标；
当目标函数为单目标J1时，
if(J2＞J2pas)||(J3＞J3pas)
f＝J1+105×|J2-J2pas|+105×|J3-J3pas|
else
f＝J1
当目标函数为单目标J2时，
if(J1＞Jlpas)||(J3＞J3pas)
f＝J2+105×|J1-J1pas|+105×|J3-J3pas|
else
f＝J2
当目标函数为单目标J3时，
if(J1＞J1pas)||(J2＞J2pas)
f＝J3+105×|J1-J1pas|+105×|J2-J2pas|
else
f＝J3
当目标函数为多目标时，
if(J1＞J1pas)||(J2＞J2pas)||(J3＞J3pas)
else
其中，J1pas表示传统被动悬架车身加速度的均方根值，J2pas表示传统被动悬架路面输入速度到悬架动行程传递函数的最大增益值，J3pas表示传统被动悬架轮胎动载荷均方根值。

5.根据权利要求1所述的一种车辆ISD悬架机电网络系统正实综合与被动实现方法，其特征在于，所述步骤四对车辆ISD悬架机电网络系统中求解得到的阻抗传递函数进行正实综合，其具体实施方法为：
令：K＝(A·F-C·D)2-(A·E-B·D)(B·F-C·E)，
Y＝A·F-C·D，
H＝B·F-C·E，
W＝A·E-B·D，
λ1＝E(B·F-C·E)-F(A·F-C·D)，
λ2＝B(A·E-B·D)-A(A·F-C·D)，
λ3＝D(A·F-C·D)-E(A·E-B·D)，
λ4＝C(A·F-C·D)-B(B·F-C·E)；
若Y＜0，λ4＞0，则，
h1＝1/R1，h2＝1/R2，h3＝1/R3，k＝1/L1，b＝C1
R1＝(A(C·Y-B·X))/K
R2＝A·C/(-Y)
R3＝C/F
L1＝A2·H/(-K)
2
C1＝-H/C；
若Y＞0，λ2＞0，则，
h1＝1/R1，h2＝1/R2，h3＝1/R3，k＝1/L1，b＝C1
R1＝(C(B·W-A·Y))/K
R2＝A·C/Y
R3＝A/D
L1＝A2/W
C1＝K/(C2·W)；
其中，h1、h2、h3分为阻尼器I H1、阻尼器II H2、阻尼器III H3的系数，C1为电容参数，R1、R2、R3为不同的电阻参数，L1为电感参数，
若正实综合过程中得到的机械网络系统元件的元件参数过大，将机械网络系统元件进行短路处理；若得到机械网络系统元件的元件参数过小，将机械网络系统元件进行断路处理。