[发明专利]基于内外层嵌套的第二代非支配遗传算法的纵向连通空气悬架的几何参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于内外层嵌套的第二代非支配遗传算法的纵向连通空气悬架的几何参数优化方法，其步骤包括：1.建立纵向连通空气悬架关键几何参数多目标优化模型；2.利用内外层嵌套第二代非支配遗传算法求解多目标模型，得到优化后的帕累托解集前沿；3.利用逼近理想解排序法对帕累托前沿中的个体进行排序，筛选出最优关键几何参数。本发明在考虑行驶条件(路面不平度、车速、载荷)不确定的条件下，能有效改善多联轴纵向连通空气悬架半挂车的综合行驶性能。

技术领域

本发明涉及一种基于内外层嵌套才第二代非支配遗传算法的DL-NSGA-II纵向连通空气悬架关键几何参数优化方法，属于纵向连通空气悬架关键几何参数优化技术领域。

背景技术

多联轴货车的悬架系统是影响车辆行驶性能的重要部件。多联轴轴组动态轴荷平衡性能是指车辆行驶时，载荷在多联轴各轴间平均分配的能力。良好的动态轴荷平衡能力可减小轮胎力峰值，一方面可预防单桥超载引发的爆胎事故以及制动时因载荷转移而引起的制动失效；另一方面，可延缓路面的车辙、裂缝、松散、坑槽和脱皮的产生，与道路友好性密切相关。因此，多联轴货车的动态轴荷平衡能力是一个涵盖行驶安全和道路友好性的综合指标。

钢板平衡悬架和普通空气悬架的轴荷平衡能力较弱。针对这一问题，近年来，英国、澳大利亚等发达国家设计了一种新型纵向连通空气悬架，通过空气管道和连接管将同侧轴组内的空气弹簧连接，使气囊间可以进行气体交换。该悬架不仅具有与带附加气室空气悬架类似的阻尼效果，而且当应用于牵引车或半/全挂车的多联轴轴组时，能通过气体在空气管道、连接管中的快速流动实现气囊力在各轴间的传递，从而有效改善汽车的轴荷平衡能力。

Davis等通过实车试验对两种方案尺寸的纵向连通空气悬架进行了比较，方案1的空气管道内径、气囊连接管内径均为6.5mm；方案2中，空气管道内径为50mm，气囊连接管内径为25mm，指出空气管道内径、气囊连接管内径较大的悬架可获得较好的轴荷平衡能力。陈一锴等基于流体力学和热力学，构建了非线性纵向连通空气悬架三联轴半挂车模型，并通过实车试验验证了其精度，进而分析了路面不平度、车速、载荷等运行工况和悬架关键几何参数对车辆动态载荷分配、道路友好性的影响规律，研究表明，反映轴荷平衡能力的动态轴荷平衡系数DLSC与反映道路友好性的动载系数DLC的变化规律并不一致；此外，相对于气囊连接管内径，空气管道内径对DLSC的影响更加显著。

上述研究表明，纵向连通空气悬架关键几何参数对轴荷平衡有显著的影响。然而，面向轴荷平衡能力、平顺性等汽车综合行驶性能的纵向连通空气悬架关键几何参数优化仍十分匮乏。由于缺乏面向轴荷平衡能力、平顺性等汽车综合行驶性能的纵向连通空气悬架关键几何参数优化，使得半挂车在不同的行驶条件下，一方面增加了单桥超载引发的爆胎事故以及制动时因载荷转移而引起的制动失效；以及加大了路面产生车辙、裂缝、松散、坑槽和脱皮的可能。另一方面增加了运输过程中货物损坏的可能性，从而增加了运输成本。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种基于内外层嵌套的第二代非支配遗传算法的纵向连通空气悬架的几何参数优化方法，以期在考虑行驶条件(路面不平度、车速、载荷)均为不确定变量的条件下，得到最优的纵向连通空气悬架的关键几何参数，从而能有效改善多联轴纵向连通空气悬架半挂车的综合行驶性能，并保证了综合行驶性能的鲁棒性。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种基于内外层嵌套的第二代非支配遗传算法的纵向连通空气悬架的几何参数优化方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、建立纵向连通空气悬架的几何参数的多目标优化模型；所述几何参数包括：空气管道内径和气囊连接管内径；

步骤1.1、针对纵向连通空气悬架的结构，构建三联轴半挂车-路耦合数学模型；并在MATLAB/Simulink中建立三联轴半挂车-路耦合仿真模型；

步骤1.2、根据由路面不平度IRI、车速和载荷构成的行驶条件，获得在不同行驶条件下的空气弹簧高度；