基于pareto最优的悬架参数多目标优化

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1、VII(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶的能力。悬架一般可分为非独立悬架和独立悬架两类，图1．1(a)所示为非独立悬架，图1．1(b)为独立悬架。【a)【b)图1．1悬架结构形式简图【l】非独立悬架的车轮装在同一根整体车轴的两端，当一边车轮发生跳动时，另一侧车轮也相应跳动，这会使整个车身发生振动或倾斜。独立悬架的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以独立运动，提高了汽车的平稳性

2、和舒适性。图1．2悬架控制与车辆动力学关系示意图浙江大学硕士学位论文第一章绪论由图1．2可知，悬架系统主要影响车辆乘坐舒适性，而悬架控制与车辆垂向运动密切相关。乘坐舒适性也称为汽车平顺性，是指在汽车行驶过程中，保证乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性能。汽车平顺性是汽车的重要性能指标之一，因此对悬架系统的研究主要从改善汽车平顺性角度出发。悬架设计参数主要包括悬架静挠度Z、悬架动挠度厶、悬架弹性特性等，悬架优化参数主要包括弹簧刚度、减振器阻尼等。多目标优化问题是指优化过程中所考虑的优化目标不是单一的。一般情况下各目标函数之间是相互矛盾的，因此不存在使得所有目标都达到最优的“

3、绝对最优解”，只能求得“满意解集”，最终由决策者选定某一个满意解作为最后确定解。在悬架参数优化过程中，优化目标函数一般选取车身垂向加速度均方根值、悬架动行程和轮胎动载荷均方根值。其中，车身垂向加速度和悬架动行程两个目标函数是相互矛盾的，当刚度、阻尼变化时，这两个目标函数的变化趋势相反。因此悬架参数优化属于多目标优化范畴，且不存在“绝对最优解”，只能求得“满意解集”。1．2悬架多目标优化研究现状20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley，法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。1932年，O

4、lley在美国凯迪拉克(Cadillac)公司建立了著名的“K2”试验台，用来研究悬架匹配及轴距对前后轮相位差的影响，并得出前悬架必须比后悬架要“软”一定比例的经验【21，标志着悬架优化的开始。从20世纪50年代起，国外开始对车辆的振动和乘坐舒适性进行研究。从实验的角度研究人体对振动的感受，以解决平顺性评价问题，1974年国际标准化组织ISO颁布了IS0263l《人体承受全身振动评价指南》的最初版本，并在后来不断的进行了修订，80年代经修订推出了IS02631．85，1991年又提出了IS02631的新草案，该标准将加速度均方根作为车辆行驶舒适性的评价指标。国内在这方面的

5、研究始于70年代后期，1985年参照IS02631制定了GB4970《汽车行驶平顺性随机输入试验方法》标准，1986年制定了GB5902《汽车行驶平顺性脉冲输入试验方法》标准。2悬架优化过程中目标函数一般选择车辆平顺性、操纵稳定性、轮胎侧滑量等性能指标，设计变量一般选择悬架刚度、阻尼及结构参数等。1⋯211基于汽车平顺性的悬架参数优化．从优化目标函数角度出发，目前学者采用较多的是车身垂向加速度，即舒适性能参数。合肥工业大学王其东【31建立ADAMS整车模型，采用D一最优试验设计方法，对前后悬架参数刚度、阻尼进行优化，以人体振动加速度均方根为目标函数，改善了汽车行驶平顺性。

6、同济大学秦明【41建立11自由度整车模型，以乘员加权加速度均方根和悬挂质量质心振动加速度均方根为目标函数，以前、后悬架刚度阻尼为优化变量，建立约束条件，考虑样车的各种使用工况，提出各目标函数加权平均的方法进行优化。A．F．Naude，J．A．Snyman[51建立六自由度多体模型，采用6段直线法描述悬架弹性元件的非线性特征，通过求解二阶微分方程组，得到整车模型中不同刚体的加速度，并通过梯度优化算法来优化汽车设计变量。朱祝英等【61选择坐垫z方向输出加速度功率谱密度为优化目标数据，将驾驶室悬置系统和主悬架系统弹簧参数作为优化变量，设定其取值范围为约束条件，优化结果提高了整车

7、系统的平顺性。姜圣等【71以提高整车行驶平顺性为目的，综合考虑阻尼系数、悬架刚度和非簧载质量各因素对平顺性的影响，对影响汽车安全性、平稳性、舒适性的参数进行敏感性分析，并在此基础上对空气弹簧悬架系统参数进行优化设计。张立军等【81建立汽车悬架系统5自由度模型和时域路面模型基础上，以座椅加速度自谱峰值和加速度均方根为目标函数，对悬架系统的线性弹簧和非线性阻尼参数进行优化。苏小平等【9】应用仿真模型进行随机不平路面输入下的汽车振动系统性能参数仿真试验研究，得出了振动系统性能参数对汽车行驶平顺性指标一一车身振动加速度均方根的影响规律