基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化

论文摘要

汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动和冲击环境的舒适性在一定的范围之内的性能,对于载货汽车还包括保持货物完好的性能。随着车速和人们对车辆性能要求的提高,平顺性已经是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标,是现代高速汽车的主要性能之一,因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动,改善和优化车辆的行驶平顺性是一项十分有价值和意义的工作。伴随计算机技术的迅猛发展和多体系统动力学的广泛应用,更加逼近实车、精准的车辆振动模型建立起来。刚柔耦合系统和非线性悬架开始引入汽车平顺性研究。本文是在ADAMS/View环境下建立的刚柔耦合非线性悬架整车模型的基础上,在MATLAB环境下编辑脚本仿真分析程序,对车辆平顺性进行仿真分析,得出了人椅位置垂向加速度以及悬架动行程和车轮动载荷的均方根值与非线性悬架特征参数的关系曲线。近代生物进化理论和仿生学的发展,给工程最优化问题提供了新的设计思路与方案。本文基于ADAMS软件,采用遗传算法,根据平顺性评价指标和悬架特征参数的关系对刚柔耦合的非线性悬架整车模型的悬架八项特征参数进行了优化匹配。考虑标准遗传算法易出现“早熟”和搜索停滞现象的缘故,对群体初始化和遗传算子进行了改进。通过对比优化前后汽车行驶平顺性评价指标证明该联合优化设计方法的可行性和优良性。该研究对提高其行驶平顺性能、降低成本和缩短开发周期有着一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车平顺性
• 1.1.1 平顺性评价方法的标准化
• 1.1.2 车辆振动模型的精度化
• 1.2 刚柔耦合系统和非线性悬架在平顺性研究中的应用
• 1.2.1 刚柔耦合系统在汽车平顺性研究中的应用
• 1.2.2 非线性悬架在汽车平顺性研究中的应用
• 1.3 平顺性优化研究现状
• 1.4 论文的主要内容及构成
• 第2章 整车模型建立与平顺性仿真研究
• 2.1 引言
• 2.2 刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立
• 2.2.1 ADAMS软件概述
• 2.2.2 刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立
• 2.3 整车模型脚本仿真程序
• 2.3.1 创建测量函数
• 2.3.2 定义输出变量
• 2.3.3 脚本仿真程序
• 2.4 整车模型仿真分析
• 2.4.1 ADAMS动力学仿真计算原理分析
• 2.4.2 改变悬架弹簧刚度的线性系数
• 2.4.3 改变悬架弹簧刚度的非线性系数
• 2.4.4 改变减震器阻尼的线性系数
• 2.4.5 改变减震器阻尼的非线性系数
• 2.5 本章小结
• 第3章 遗传算法及其改进
• 3.1 引言
• 3.2 遗传算法的特点及其应用
• 3.3 遗传算法的基本原理
• 3.3.1 编码（Encoding）
• 3.3.2 遗传操作
• 3.3.3 适应度函数
• 3.3.4 算法运行参数的选取
• 3.4 遗传算法的改进
• 3.4.1 群体初始化的改进
• 3.4.2 遗传算子的改进
• 3.5 程序考核
• 3.6 本章小结
• 第4章 整车平顺性联合优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 联合优化设计的特点
• 4.3 联合优化设计的应用
• 4.4 联合优化设计的实现
• 4.4.1 联合优化设计步骤
• 4.4.2 设计变量的选取
• 4.4.3 约束条件的确定
• 4.4.4 目标函数的建立与转化
• 4.5 联合优化描述
• 4.6 悬架参数的匹配对操纵稳定性的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （程序测试函数）
• 附录B （攻读学位期间所发表的学术论文）