基于响应面方法的某轿车操纵稳定性仿真分析与优化

摘要

随着汽车的逐渐普及,交通事故发生率也呈现逐年上升的趋势,汽车的主动安全性已成为学者们研究的重点;操纵稳定性是影响汽车主动安全性的主要因素,人们称之为“高速车辆的生命线”,它成为现代汽车的重要使用性能之一。对操纵稳定性的研究,主要是通过虚拟样机仿真与试验分析相结合的方法;虚拟样机技术具有成本低、可重复性强及周期短等优点,所以受学者们的青睐。本文所进行的研究主要是基于ADAMS/Car软件。
　　 本文首先对响应面方法及多目标遗传算法进行了简单的介绍,作为对后续工作的铺垫。利用ADAMS/Car提供的模板,进行参数修改后建立各个子系统,最后在ADAMS/Car的Standard界面下将各子系统与试验平台组装成整车动力学模型。
　　 然后,对麦弗逊前悬架系统进行仿真分析,在试验设计的基础上建立车轮定位参数在车轮跳动过程中最大变化量的二阶响应面近似数学模型,最后对该模型进行稳定性分析,并且应用加入精英保持策略和去除重复个体算法的NSGA-Ⅱ优化算法对多目标响应面模型进行优化求解。优化结果显示该方法具有较高的精确性与有效性。
　　 最后,在前悬架已优化的基础上,进行整车操纵稳定性的典型试验分析,分析结果表明目标车具有优化的必要性。以闭环试验客观定量综合评价指标为目标函数,汽车悬架刚度、阻尼及横向稳定杆刚度为设计变量,以响应面方法为手段进行操纵稳定性的优化。通过对比分析侧向位移、侧向加速度、横摆角速度等优化前后的数据,表明经过优化显著改善了汽车的操纵稳定性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

第1章 绪论

1.1 操纵稳定性问题的研究背景及研究意义

1.1.1 问题的研究背景

1.1.2 操纵稳定性的研究意义

1.2 操纵稳定性影响因素分析

1.3 操纵稳定性国内外研究的历史与现状

1.4 操纵稳定性评价试验

1.4.1 操纵稳定性试验种类

1.4.2 试验依据标准

1.5 本文研究的内容

第2章 响应面方法及多目标遗传算法简介

2.1 响应面方法简介

2.2 响应面模型回归性分析

2.3 多目标遗传算法简介

2.3.1 多目标优化问题的相关概念

2.3.2 多目标遗传算法

2.3.3 多目标遗传算法的基本操作流程

2.3.4 小生境半径的确定

2.4 基于响应面近似模型的多目标优化流程

2.5 本章小结

第3章 整车动力学模型的建立

3.1 ADAMS/Car建模方法

3.1.1 ADAMS/Car建模思想

3.1.2 ADAMS/Car建模步骤

3.2 整车模型的建立

3.2.1 整车的技术参数

3.2.2 前悬架模型的建立

3.2.3 后悬架模型的建立

3.2.4 转向系统模型的建立

3.2.5 动力系统模型的建立

3.2.6 制动系统模型的建立

3.2.7 车身模型的建立

3.2.8 轮胎模型的建立

3.2.9 整车系统模型的组建

3.2.10 驾驶员模型

3.3 本章小结

第4章 麦弗逊前悬架定位参数分析与优化

4.1 理论分析

4.1.1 定位参数分析

4.1.2 试验设计

4.2 前轮定位参数的分析

4.2.1 确定优化目标

4.2.2 确定优化变量

4.3 前轮定位参数的优化

4.3.1 对设计变量进行试验设计

4.3.2 响应面近似模型的建立

4.3.3 响应面近似模型的可靠性验证

4.3.4 优化模型的建立

4.3.5 多目标函数优化

4.3.6 优化结果的仿真分析

4.4 本章小结

第5章 整车操纵稳定性的分析

5.1 汽车操纵稳定性仿真试验分析

5.1.1 蛇形试验分析

5.1.2 转向盘转角脉冲试验分析

5.1.3 转向回正性试验分析

5.1.4 稳态回转试验分析

5.2 操纵稳定性综合分析

5.3 本章小结

第6章 基于响应面方法的整车操纵稳定性优化

6.1 汽车操纵稳定性综合评价指标简介

6.1.1 开环系统各单项评价指标

6.1.2 开环系统操纵稳定性的综合评价指标

6.1.3 闭环系统各单项评价指标

6.1.4 闭环系统操纵稳定性的综合评价指标

6.1.5 单项评价指标的标准门槛值及权系数的选取

6.2 优化变量及目标函数

6.3 二次回归组合试验设计优化

6.3.1 组合试验优化设计

6.3.2 自然因素编码

6.3.3 中心化处理

6.4 响应面模型

6.4.1 响应面模型的建立

6.4.2 响应面模型显著性检验

6.5 优化结果分析

6.5.1 设计参数优化求解

6.5.2 优化结果验证与分析

6.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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