一種車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)及其參數(shù)確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)及其參數(shù)確定方法，屬于汽車懸架隔振【技術(shù)領(lǐng)域】。所提出的車輛慣質(zhì)懸架由兩級串聯(lián)組成，第一級為并聯(lián)的“彈簧-阻尼器”二元件，第二級為并聯(lián)的“慣容器-彈簧”二元件。利用并聯(lián)的“慣容器-彈簧”二元件在特定條件下產(chǎn)生并聯(lián)諧振的作用效果，實(shí)現(xiàn)對車身質(zhì)量振動的抑制,可有效緩沖和衰減路面不平度沖擊。利用量子遺傳算法對懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，仿真分析表明，運(yùn)用本發(fā)明所提出的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定方法，懸架性能指標(biāo)相較于傳動被動懸架有明顯改善，車輛行駛平順性、安全性均得到有效提升。
【專利說明】一種車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)及其參數(shù)確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛懸架隔振領(lǐng)域，涉及一種車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)及其參數(shù)確定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] "慣質(zhì)"的概念自提出以來，已經(jīng)受到了控制工程及機(jī)械隔振領(lǐng)域?qū)W者們的廣泛關(guān) 注。迄今為止，應(yīng)用慣容器的機(jī)械隔振網(wǎng)絡(luò)隔振潛力已經(jīng)在車輛懸架、建筑物隔振及高性能 摩托車轉(zhuǎn)向補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域得到證實(shí)。
[0003] 慣容器與質(zhì)量元件有著相同的物理屬性，其兩端點(diǎn)的特點(diǎn)更適合于工程應(yīng)用， MichaelZ.Q.Chen在〈〈Influenceofinerteronnaturalfrequenciesofvibration systems》一文中指出，慣容器對振動系統(tǒng)的固有頻率有著重要影響，可使振動系統(tǒng)的共振 頻率提前，并對多自由度的振動模型進(jìn)行了理論推導(dǎo)與證明。從目前的實(shí)際研宄來看，對振 動系統(tǒng)的主振系進(jìn)行振動控制主要采用的方法是利用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器來實(shí)現(xiàn)，許多學(xué)者應(yīng) 用附加在車身質(zhì)量或車輪質(zhì)量上的動力吸振器對主振系的振動狀態(tài)進(jìn)行控制，然而由于質(zhì) 量塊的笨重與安裝條件的限制，此方法仍停留在理論研宄階段。
[0004] 中國專利201010281992. 1公開了一種兩自由端點(diǎn)的動力吸振器，利用慣容器取 代原有的質(zhì)量元件，可以實(shí)現(xiàn)對主振動系統(tǒng)的振動控制。然而，通過分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知， 由于慣容器與阻尼元件需要在彈性元件的支撐保護(hù)下才能發(fā)揮作用，兩端點(diǎn)動力吸振器無 法直接作為車輛懸架結(jié)構(gòu)而付諸運(yùn)用，因此需要對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)以期獲得較好的實(shí)用效 果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決兩自由端點(diǎn)動力吸振器在車輛懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用難題，本發(fā)明提出一種車 輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)，并給出確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，使得應(yīng)用此懸架的車輛行駛性能得以有 效提升。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上的發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提出一種兩級串聯(lián)式車輛慣 質(zhì)懸架，第一級結(jié)構(gòu)由第一級彈簧和慣容器并聯(lián)組成，第二級結(jié)構(gòu)由第二級彈簧和阻尼器 并聯(lián)組成。第一級彈簧與慣容器的上鉸接點(diǎn)連接于車身，第二級彈簧與阻尼器的下鉸接點(diǎn) 連接于車輪。
[0007] 優(yōu)選的，依據(jù)懸架運(yùn)動動力學(xué)與量子遺傳算法適應(yīng)度計(jì)算法則，所述的車輛慣質(zhì) 懸架參數(shù)的確定方法，包括如下步驟：
[0008] (1)種群初始化：對量子遺傳算法的種群Q(t)(t= 0)進(jìn)行初始化，設(shè)定種群大 小、進(jìn)化代數(shù)、量子比特編碼、懸架參數(shù)優(yōu)化范圍；
[0009] (2)對初始種群Q(t)的每一個(gè)個(gè)體進(jìn)行一次測量，計(jì)算各個(gè)個(gè)體的量子遺傳算法 適應(yīng)度值，并記錄最優(yōu)個(gè)體及對應(yīng)的適應(yīng)度值；
[0010] ⑶判斷是否滿足進(jìn)化代數(shù)條件，若滿足條件則算法結(jié)束，否則進(jìn)行下一步；(4) 種群代數(shù)t=t+1 ;
[0011] (5)利用量子旋轉(zhuǎn)門U(t)對各個(gè)個(gè)體實(shí)施進(jìn)化更新，得到新的種群Q(t);
[0012] (6)對種群Q(t)的每個(gè)個(gè)體進(jìn)行測量，并計(jì)算適應(yīng)度值；
[0013] (7)記錄最優(yōu)個(gè)體和對應(yīng)的適應(yīng)度值；
[0014] (8)判斷是否滿足進(jìn)化代數(shù)條件，若滿足進(jìn)化代數(shù)則算法結(jié)束，否則返回步驟 ⑷。
[0015] 步驟（2)中，所述量子遺傳算法適應(yīng)度計(jì)算法則步驟如下：
[0016] (1)根據(jù)牛頓第二定律，建立包含車身質(zhì)量、車輪質(zhì)量的兩自由度四分之一懸架振 動模型；
[0017] (2)建立包含傳統(tǒng)被動懸架"彈簧-阻尼器"二元件并聯(lián)的1/4車輛懸架振動模 型，采用積分白噪聲進(jìn)行輸入，通過時(shí)域仿真，獲取該懸架在車速為20m/s的隨機(jī)路面輸入 下車身加速度響應(yīng)均方根值BApas，懸架動行程響應(yīng)均方根值SWSpas，輪胎動載荷響應(yīng)均方根 值DTLpas;
[0018] (3)建立包含本發(fā)明提出的車輛慣質(zhì)懸架的1/4車輛懸架振動模型，同樣采用積 分白噪聲進(jìn)行輸入，通過時(shí)域仿真，獲取該懸架在車速為20m/s的隨機(jī)路面輸入下車身加 速度響應(yīng)均方根值BA，懸架動行程響應(yīng)均方根值SWS，輪胎動載荷響應(yīng)均方根值DTL。
[0019] 步驟（2)中，所述量子遺傳算法的適應(yīng)度計(jì)算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一級結(jié)構(gòu)和第二級結(jié)構(gòu)，所述第一級結(jié) 構(gòu)由第一級彈簧（1)和慣容器（3)并聯(lián)組成，所述第二級結(jié)構(gòu)由第二級彈簧（2)和阻尼器 (4)并聯(lián)組成；所述第一級結(jié)構(gòu)和第二級結(jié)構(gòu)為串聯(lián)連接；所述第一級彈簧（1)與慣容器 (3)的上鉸接點(diǎn)連接于車身，所述第二級彈簧（2)與阻尼器（4)的下鉸接點(diǎn)連接于車輪。
2. 如權(quán)利要求1所述的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 種群初始化：對量子遺傳算法的種群Q(t) (t = 0)進(jìn)行初始化，設(shè)定種群大小、進(jìn) 化代數(shù)、量子比特編碼、懸架參數(shù)優(yōu)化范圍； (2) 對初始種群Q (t)的每一個(gè)個(gè)體進(jìn)行一次測量，計(jì)算各個(gè)個(gè)體的量子遺傳算法適應(yīng) 度值，并記錄最優(yōu)個(gè)體及對應(yīng)的適應(yīng)度值； (3) 判斷是否滿足進(jìn)化代數(shù)條件，若滿足條件則算法結(jié)束，否則進(jìn)行下一步； (4) 種群代數(shù)t = t+1 ; (5) 利用量子旋轉(zhuǎn)門U(t)對各個(gè)個(gè)體實(shí)施進(jìn)化更新，得到新的種群Q(t); (6) 對種群Q (t)的每個(gè)個(gè)體進(jìn)行測量，并計(jì)算適應(yīng)度值； (7) 記錄最優(yōu)個(gè)體和對應(yīng)的適應(yīng)度值； (8) 判斷是否滿足進(jìn)化代數(shù)條件，若滿足進(jìn)化代數(shù)則算法結(jié)束，否則返回步驟（4)。
3. 如權(quán)利要求2所述的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于，步驟（2)中， 所述量子遺傳算法適應(yīng)度計(jì)算法則步驟如下： (1) 根據(jù)牛頓第二定律，建立包含車身質(zhì)量、車輪質(zhì)量的兩自由度四分之一懸架振動模 型； (2) 建立包含傳統(tǒng)被動懸架"彈簧-阻尼器"二元件并聯(lián)的1/4車輛懸架振動模型，采 用積分白噪聲進(jìn)行輸入，通過時(shí)域仿真，獲取該懸架在車速為20m/s的隨機(jī)路面輸入下車 身加速度響應(yīng)均方根值BA pas，懸架動行程響應(yīng)均方根值SWSpas，輪胎動載荷響應(yīng)均方根值 DTLpas; (3) 建立包含本發(fā)明提出的車輛慣質(zhì)懸架的1/4車輛懸架振動模型，同樣采用積分白 噪聲進(jìn)行輸入，通過時(shí)域仿真，獲取該懸架在車速為20m/s的隨機(jī)路面輸入下車身加速度 響應(yīng)均方根值BA，懸架動行程響應(yīng)均方根值SWS，輪胎動載荷響應(yīng)均方根值DTL。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于，步驟（2) 中，所述量子遺傳算法的適應(yīng)度計(jì)算公式為：
5. 如權(quán)利要求2所述的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于，步驟（5)中， 所述量子旋轉(zhuǎn)門的更新進(jìn)化規(guī)則為：
所述量子旋轉(zhuǎn)門的調(diào)整操作為：
表1旋轉(zhuǎn)角選擇策略圖 表1中，Xi為當(dāng)前染色體的第i位，best i為當(dāng)前的最優(yōu)染色體的第i位，f(x)為適應(yīng) 度函數(shù)，s ( a i, 0 D為旋轉(zhuǎn)角方向。
6.如權(quán)利要求2所述的車輛慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于，步驟（1)中， 所述種群初始化為：設(shè)定種群大小為40,進(jìn)化代數(shù)為200,第一級彈簧（1)、第二級彈簧（2) 剛度優(yōu)化范圍為：[10000,30000"*111_ 1，慣容器（3)慣質(zhì)系數(shù)優(yōu)化范圍為：[100，1000]1^， 阻尼器（4)阻尼系數(shù)優(yōu)化范圍：[1000, 3000]N *s ^nT1;各個(gè)體的量子比特編碼均初始化為：
【文檔編號】B60G13/00GK104494387SQ201410637469
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】沈鈺杰, 陳龍, 楊曉峰, 張孝良, 楊軍 申請人:江蘇大學(xué)