[发明专利]一种基于改进细胞膜优化算法的汽车底盘系统集成多目标优化方法

说明书

本发明涉及一种基于改进细胞膜优化算法的汽车底盘集成系统多目标优化方法，转向与悬架系统的优化，优化转向系统包括选取转向伺服电机的传动比、转矩传感器刚度和电动机转动惯量作为设计变量；悬架系统优化包括选取悬架刚度，悬架横向稳定杆角刚度，悬架阻尼以及轮胎侧偏刚度作为设计变量，以新型电动助力转向系统的转向路感、转向灵敏度以及主动悬架系统的平顺性为集成优化目标，以转向稳定性和转向灵敏度，以及悬架动挠度限为集成约束条件，应用改进的细胞膜优化算法对集成系统进行优化设计；最后根据Pareto解选取满意度函数下的最优妥协解作为优化结果，从而实现车辆行驶平顺性、操作稳定性和安全性的综合优化。

技术领域

本发明涉及汽车底盘系统领域，特别是汽车底盘系统集成及基于该集成系统的多目标优 化方法。

背景技术

转向系统与悬架系统是汽车底盘系统中影响车身姿态的两大关键系统，是保证车辆行驶 平顺性、操作稳定性和安全性的重要组成部件。通常在分析悬架系和转向系的性能时，人们 习惯把它们对车辆行驶平顺性和操纵稳定性的影响相对独立开来，即对悬架系和转向系建立 独立的互不干扰的动力学模型来进行分析。假设垂直方向的输入对汽车的横摆运动和横向运 动无影响，即悬架的运动不影响转向系；同样轮胎产生的侧向力只限于操纵稳定性考虑的范 围，对汽车垂直方向的运动无影响，即转向系的运动不影响悬架运动。这样假设，可以简化 分析范围，但是在汽车实际行使过程中，路面在给车辆提供转向侧向力的同时，也给也给悬 架系统输入了一个垂向的干扰，因此，汽车在垂向和横向的运动是相互影响，相互耦合的， 必须对这种影响加以考虑，才能完全实现对车辆实际运动的建模分析。悬架的作用除支撑车 辆、隔离路面干扰外，还将控制转向时的车身姿态，并传递来自轮胎的力。即同样的车身运 动可由行驶输入引起，如路面不平引起的车身侧倾；也可由操纵方面引起，如转向时引起的 车身侧倾。把两者独立研究，这与现代车辆控制技术不断走向集成控制的发展方向相违背。 另一方面，从汽车理论可知，平顺性和操纵稳定性可视为一对矛盾，两者通常呈相反的变化 趋势，一个改善必然会导致另一个恶化，这归根结底是由于两者的动力学模型严格区分，不 能同时进行分析和优化的结果。因而对底盘系统进行分析研究，建立转向系和悬架系的集成 优化模型并提出相应的集成优化算法和策略就变得极为迫切了。

此外，多目标算法的研究对提升汽车底盘系统的综合性能具有重大意义。细胞膜优化算 法是一种新型的仿生智能算法，其通过研究物质进入细胞膜的的过程，将细胞膜对物质的选 择机制应用到对优化结果的选择上，并通过实验检验，具有良好的优化效果。但是传统的细 胞膜优化算法，一方面存在着优化收敛较慢的缺点，在优化前期容易陷入局部最优解，在优 化后期，随着想最优解的逼近，优化效率降低；另一方面，传统的细胞膜优化算法在解集的 多样性方面与NSGA-II，多岛遗传算法等具有一定差距，其多样性需要进一步改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于改进细胞 膜优化算法的汽车底盘系统集成多目标优化方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

所述多目标优化方法，包含如下步骤：

1)建立新型电动助力转向系统模型、整车动力学模型，主动悬架系统模型，路面输入 模型，轮胎模型，其中新型电动助力转向系统模型包括方向盘输入模型、转向伺服电机模型、 助力电机模型、输出轴模型、齿轮齿条模型；

2)将新型电动助力转向系统的转向路感、转向灵敏度以及主动悬架系统的平顺性作为新 型电动助力转向的性能评价指标，并建立量化公式；

其中，转向路感的量化公式为：

式中：X₁＝J_e+n₁J_p1+J_p2+G²J_m；