基于Modelica的车辆动力性与燃油经济性6σ稳健优化设计

摘要

汽车的传动系统直接影响整车的动力性和燃油经济性，因此有必要对汽车传动系统设计参数进行优化，以实现汽车发动机与传动系的最佳匹配，达到充分发挥汽车整车性能的目的。由于汽车零部件的加工制造误差以及经用户使用一段时间后引起的零件磨损，汽车性能会发生变化，所以必须考虑非确定性因素引起汽车质量性能波动。本文基于稳健性优化设计的理论，运用优化软件iSIGHT和Mworks组成的联合仿真优化平台进行稳健性优化设计，从而提高整车的动力性及燃油经济性。
　　 本文首先就稳健设计方法的国内外研究发展现状，稳健优化设计中常用的田口稳健性设计方法、基于响应面模型、6 σ稳健性优化设计方法和质量设计方法进行了介绍。
　　 然后采用Modelica 建模语言，基于多领域统一建模软件平台Mworks 建立整车模型。
　　 依据整车系统的构成，采用模块化设计思想，建立了各部件(发动机、离合器、变速箱、车轮、车身等)的模型。
　　 接着分别用确定性优化方法和6 σ稳健性设计方法对汽车的动力性、燃油经济性进行优化设计，采用多目标优化的遗传算法和序列二次规划(SQP)的组合优化算法对汽车动力性、经济性进行多目标优化。
　　 两种优化方法的结果表明6 σ稳健性优化方法在汽车动力性、经济性参数优化问题上是一种行之有效的方法。
　　 6 σ稳健性优化设计对提高产品质量，缩短研制周期，减少生产成本有十分明显的效果。该稳健性设计流程能够有效的运用到汽车工程设计领域。