[发明专利]基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，所述方法基于7自由度整车动力学模型，确定阻尼器结构参数的优化参数和确定不同工况下磁路电流值对车辆平顺性和操稳性的影响程度，针对车辆在不同工况振动信号的复杂性和时变性，以磁感应强度为约束条件，阻尼器结构参数和不同工况下电流值分别作为优化变量，采用基于整车动力学模型的磁流变阻尼器多目标优化方法，以有效改善车辆平顺性和操稳性为优化目标，通过智能优化算法求解，对磁流变阻尼器进行多目标优化，并对最优解集进行优选。本发明方法有效提高了阻尼器的减振性能并改善了车辆的平顺性和操稳性。

技术领域

本发明涉及汽车性能优化技术领域，尤其涉及一种基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法。

背景技术

近年来，智能材料研究领域的拓展吸引了众多的研究者，在现有的各种智能材料中，磁流变阻尼器作为一种半主动减震装置，以磁流变液为工作载体，具有响应速度快、阻尼连续可调、良好的电磁可控能力，在车辆和桥梁减震方面具有广泛的应用。作为汽车半主动悬架主要的组成部分，磁流变阻尼器的设计直接关系到输出阻尼力的大小，影响悬架的隔振性能。因此，对阻尼器进行优化，已成为阻尼器系统设计和开发的重要环节。但是，目前只是采用不同的优化目标对磁流变阻尼器单体进行优化，不能体现出阻尼器在整车动力学模型的隔振效果。

因此，亟需一种将磁流变阻尼器嵌入整车动力学模型内，对磁流变阻尼器的结构参数进行优化的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：构建磁路有限元模型：确定磁流变阻尼器，根据磁流变阻尼器在有限元软件中进行结构参数建模，并利用有限元软件对磁流变阻尼器的电磁场进行分析，获得磁场感应强度；

S2：构建磁流变阻尼器动力学模型：利用有限元软件确定磁流变阻尼器的动力学模型；

S3：构建整车动力学模型：利用有限元软件构建7自由度整车动力学模型，所述7自由度包括车身的垂向运动的自由度、侧倾运动的自由度、俯仰运动的自由度和4个车轮的垂向运动的单自由度；

S4：利用有限元软件对磁流变阻尼器的结构参数和磁路电流进行灵敏度分析，确定设计变量，所述设计变量是指对磁流变阻尼器的磁感应强度和输出阻尼力影响超过预设灵敏度阈值的结构参数和磁路电流；

S5：初始化迭代次数，以磁感应强度为优化算法的约束条件，以所述设计变量为优化变量，以匀速行驶工况和过减速带工况下悬架动挠度、车身垂向加速度、轮胎动载荷三者的加权加速度均方根值最小为优化目标，采用现有的智能优化算法进行优化，并输出优化结果。

在本实施例中，步骤S4所述的磁路电流包括汽车匀速行驶工况下的磁路电流和汽车过减速带工况下的磁路电流。

在本实施例中，设计变量包括设计变量Ⅰ和设计变量Ⅱ，所述设计变量Ⅰ是指对磁流变阻尼器的磁感应强度影响超过预设灵敏度阈值的结构参数和匀速行驶工况下的电流值，所述设计变量Ⅱ是指对磁流变阻尼器的磁感应强度影响超过预设灵敏度阈值的结构参数和过减速带工况下的电流值。

在本实施例中，所述结构参数包括线圈槽长度A1、阻尼间隙H₀、倾斜角度θ、内径尺寸R₁和磁芯长度L₁。

在本实施例中，所述7自由度整车动力学模型包括3个车身动力学模型和 4个非簧载质量的垂向运动学模型：

所述3个车身动力学模型如下：