基于Morris法的液压互联悬架关键参数灵敏度分析及优化

摘要

本文的研究来源于国家自然科学基金项目（51275162）“车辆转向系统和互联悬架集成控制策略及智能优化方法研究”。
　　悬架系统是车辆底盘的重要组成部分，其性能与汽车的操纵稳定性和行驶平顺性有着重要的联系。因此，优化悬架系统的相关性能和提出新的悬架形式成为国内外学者的重点讨论领域。近年来，国内外学者将目光集中在互联悬架上，互联悬架是指单个车轮运动导致其他车轮或者车轮组弹簧力发生变化的悬架总称[1]。目前，投放于市场上的比较简单和常见的机械式互联悬架是连接左右车轮的横向稳定杆的悬架系统。而液压式互联悬架系统能够对各个车辆行驶模式下的刚度和阻尼进行独立配置，增加侧倾及俯仰刚度，因此液压式互联悬架有着广泛的应用前景。
　　本文在前人研究的基础上进一步研究了液压互联悬架系统的频域响应，并基于Morris定性全局灵敏度分析的方法得到液压参数对液压互联悬架垂直及侧倾响应的影响程度，最后基于遗传算法对悬架进行优化。主要内容如下：
　　（1）建立机械系统模型及液压油管，蓄能器和阻尼阀的模型，得到液压系统的通路矩阵，通过边界条件并结合液压及机械系统的模型得到耦合系统的模型，在得到耦合模型的基础上得到系统的传递函数；
　　（2）对耦合系统进行振动分析得到车身垂直振动、车身侧倾振动、左右轮同向振动及左右轮反向振动等四阶振动模态，建立路面对半车模型的输入谱矩阵，根据随机振动理论得到不同等级路面激励、不同车速下的系统振动频率响应；与传统悬架的振动响应进行对比得到结论，结论表明液压互联悬架与传统悬架相比能够有效的抑制侧倾振动，侧倾振动的峰值下降并后移，对垂直振动的影响不大；
　　（3）根据液压系统的建模确定灵敏度分析的设计变量和设计变量的取值范围。利用Morris灵敏度分析方法得到各个设计变量的基本因素的均值和标准差从而得到各个设计变量灵敏度分析的结论，结论表明与蓄能器连接的阻尼阀及蓄能器参数对侧倾振动的影响较大，而连接在油管上的阻尼阀的参数对垂直振动的影响比较大；
　　（4）基于上述参数灵敏度分析，分别以侧倾振动加速度输出谱密度和垂直振动加速度输出谱密度作为目标函数进行适应度函数的设计并基于遗传算法对液压互联悬架进行优化，得到优化后液压系统参数的优化结果并对比优化前后的目标曲线；分别选取不同的权重系数，得到联合优化中设计变量的优化结果并得到垂直及侧倾加速度输出谱密度的前后对比曲线。

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第1章绪 论

1.1论文选题背景及意义

1.2 互联悬架简介

1.3灵敏度分析方法

1.4遗传算法优化方法

1.5本文研究的主要内容

1.6本章小结

第2章液压互联悬架模型的建立

2.1机械系统建模

2.2液压系统建模

2.3机械系统与液压系统耦合的边界条件

2.4机械系统与液压系统耦合的动力学方程

2.5频域模型的验证

2.6本章小结

第3章液压互联悬架系统的振动分析及频率响应

3.1 复模态振动理论与特征值求解

3.2 耦合系统振动分析

3.3 路面对半车模型的输入谱矩阵

3.4 液压互联悬架系统的频率响应

3.5本章小结

第4章液压系统参数的灵敏度分析

4.1 灵敏度分析方法

4.2 液压系统参数的灵敏度分析

4.3 本章小结

第5章基于遗传算法的液压互联悬架的优化

5.1 遗传算法

5.2 液压互联悬架的优化

5.3 本章小结

总结与展望

全文总结

论文创新点

工作展望

参考文献

致谢

附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)