[发明专利]一种基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架网络综合被动实现方法

说明书

本发明涉及一种基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架网络综合被动实现方法，属于车辆悬架隔振领域。主要步骤包括：(1)将悬架系统中待设计的结构以高阶阻抗传递函数的形式进行解析表达。(2)筛选已知的结构连接特征，利用Foster循环步骤对其进行降阶转换。(3)根据阻抗传递函数被动正实性约束条件与悬架性能指标的约束范围，应用粒子群算法对未知参数进行优化求解。(4)利用无源网络综合理论对低阶阻抗传递函数进行被动实现。(5)分别确定悬架系统中的机械网络与电网络结构及参数，完成高阶阻抗传递函数的网络综合被动实现。本发明提供了一种高阶阻抗传递函数的网络综合被动实现方法，为悬架系统结构设计提供方法指导。

技术领域

本发明涉及无源网络综合被动实现方法，特指一种基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架网络综合被动实现方法。

背景技术

网络综合理论最早起源于电学系统的网络理论，网络理论主要由互为逆过程的两部分组成：网络分析与网络综合。其中，网络分析是指通过给定的输入条件，研究已知电网络的系统响应特性。而网络综合则是根据已知的系统响应特性，寻找一个逼近该系统的电网络结构。根据所得到的系统响应特性不同，又可以将网络综合分为时域特性综合与频域特性综合两种。

网络分析是网络综合过程的基础，这样互逆的两个过程可以看做是对于电网络的“分析”与“设计”两类问题。一般而言，对于实际的系统来说，网络分析的结果往往是一定有解的，且其解是唯一确定的，而网络综合的结果则有可能根本不存在，也有可能有多组对应解。因此，相较于网络分析过程，网络综合的过程就显得更为复杂。

在电学系统中，如果已知由无源元件组成系统的输出响应，可以用系统阻抗传递函数将其进行表示，进而利用无源元件：电阻(Resistor)、电感(Inductor)、电容(Capacitor)或变压器对其进行被动实现。单纯采用电阻、电感和电容的网络综合方法称为RLC网络综合。根据机电相似性理论，同样可以将此理论应用及机械系统的设计中，然而，对应的机械网络元件为阻尼器(Damper)、弹簧(Spring)和质量块(Mass)，因此，电学系统中的电容元件必须进行接地处理。针对上述现象，惯容器(Inerter)的概念弥补了网络综合理论在机械系统中应用的不足，使得可以利用ISD网络对机械系统进行被动综合实现。

近年来，针对无源网络综合理论在机械网络系统的设计展开了新一轮的讨论。然而，讨论的重点集中在双二次型阻抗传递函数的最简实现问题，针对高阶阻抗传递函数的网络综合被动实现方法仍处于探索阶段，缺乏统一的指导思想与实现方法。

发明内容

本发明的目的是：提出一种基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架网络综合被动实现方法，解决高阶阻抗传递函数在网络综合被动实现中的难题，其操作步骤简洁，实现方法简单。

为实现以上发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架网络综合被动实现方法，主要包含以下步骤：

(1)利用“阻抗法”对车辆ISD悬架系统进行结构设计，将悬架系统中待设计的结构以高阶阻抗传递函数的形式进行解析表达；

(2)根据车辆ISD悬架系统的结构特征，筛选已知的结构连接形式，利用Foster循环步骤对其进行降阶转换，得到由所提取元件的串并联结构与相应低阶阻抗传递函数组成的网络结构。

(3)根据阻抗传递函数被动正实性约束条件与悬架性能指标的约束范围，应用粒子群算法对未知参数进行优化求解，直至优化求解得到的悬架性能满足设计要求。

(4)利用无源网络综合理论对低阶阻抗传递函数进行被动实现。

(5)根据车辆ISD悬架系统结构特征，分别确定悬架系统中的机械网络与电网络结构，完成高阶阻抗传递函数的网络综合被动实现方法。

所述步骤(1)中，高阶阻抗传递函数的阶次最低为三次。