汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，包括：參數(shù)確定步驟，定義制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)，將研究參數(shù)確定為設計參數(shù)與不確定性參數(shù)；模型建立步驟，建立制動器系統(tǒng)的有限元簡化模型；樣本點獲取步驟，采樣獲取樣本點；求解步驟，將所述樣本點代入有限元簡化模型中求解復特征值，判斷制動器系統(tǒng)的不穩(wěn)定模態(tài)；關系建立步驟，求出不穩(wěn)定模態(tài)和制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)的關系表達式；優(yōu)化步驟，以不穩(wěn)定模態(tài)的阻尼比為優(yōu)化目標，建立制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的區(qū)間優(yōu)化模型，并對所述區(qū)間優(yōu)化模型進行優(yōu)化，查找所述設計參數(shù)的優(yōu)化值，本發(fā)明考慮了系統(tǒng)參數(shù)在實際工程中的不確定性，所得到的優(yōu)化解具有更高的工程指導意義。
【專利說明】汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車制動領域，尤其涉及一種汽車盤式制動器振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]汽車制動噪聲已成為城市的主要噪聲污染源之一。如果汽車的制動器設計不合理，制動時就可能引起強烈的振動，使得制動器處于振動不穩(wěn)定狀態(tài)，并形成刺耳的噪聲。
[0003]由于在設計后期，制動器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和工藝已確定，修改設計空間的自由度已大大減小，因此在早期設計中，有必要對制動器部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行合理的匹配設計，以抑制制動噪聲，提高整車NVH性能。
[0004]基于有限元的復特征值分析方法是一種研究汽車盤式制動器振動穩(wěn)定性的有效方法，它主要通過求解系統(tǒng)的復特征值，根據(jù)復特征值的實部是否為正，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而預測制動器的尖叫噪聲趨勢?；谠摲椒ǖ默F(xiàn)有優(yōu)化技術，多為確定性優(yōu)化。但由于實際工況多變復雜以及摩擦材料的不斷磨損，制動器系統(tǒng)的參數(shù)具有一定的不確定性，傳統(tǒng)的確定性分析優(yōu)化方法難以適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題之一是需要提供一種汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，其考慮了系統(tǒng)參數(shù)在實際工程中的不確定性，使設計得到的優(yōu)化解具有更高的工程指導意義。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，包括:參數(shù)確定步驟，定義制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)，將所述研究參數(shù)確定為設計參數(shù)與不確定性參數(shù)兩類；模型建立步驟，獲取關于所有研究參數(shù)的初始取值和區(qū)間取值進而建立所述制動器系統(tǒng)的有限元簡化模型；樣本點獲取步驟，根據(jù)所有研究參數(shù)的區(qū)間取值，采用試驗設計方法采樣獲取樣本點；求解步驟，將所述樣本點代入所述有限元簡化模型中求解復特征值，根據(jù)具有正實部的復特征值判斷所述制動器系統(tǒng)的不穩(wěn)定模態(tài)；關系建立步驟，建立所述不穩(wěn)定模態(tài)和所述制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)的關系表達式，得到與所述不穩(wěn)定模態(tài)對應的復特征值實部和虛部的表達式；優(yōu)化步驟，以所述不穩(wěn)定模態(tài)的阻尼比為優(yōu)化目標，基于所述實部和虛部的表達式以及所述制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)建立制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的區(qū)間優(yōu)化模型，并對所述區(qū)間優(yōu)化模型進行優(yōu)化，查找所述設計參數(shù)的優(yōu)化值。
[0007]在一個實施例中，在所述樣本點獲取步驟中，基于各個研究參數(shù)的區(qū)間取值得到對所有研究參數(shù)進行標準化后的標準化變量組成的空間，采用拉丁超立方試驗設計方法在標準化變量組成的空間中獲取樣本點構(gòu)建二階響應面近似模型。
[0008]在一個實施例中,通過以下表達式將所述研究參數(shù)標準化:
[0009]
【權利要求】
1.一種汽車盤式制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，包括: 參數(shù)確定步驟，定義制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)，將所述研究參數(shù)確定為設計參數(shù)與不確定性參數(shù)兩類； 模型建立步驟，獲取關于所有研究參數(shù)的初始取值和區(qū)間取值進而建立所述制動器系統(tǒng)的有限元簡化模型； 樣本點獲取步驟，根據(jù)所有研究參數(shù)的區(qū)間取值，采用試驗設計方法采樣獲取樣本占.求解步驟，將所述樣本點代入所述有限元簡化模型中求解復特征值，根據(jù)具有正實部的復特征值判斷所述制動器系統(tǒng)的不穩(wěn)定模態(tài)； 關系建立步驟，建立所述不穩(wěn)定模態(tài)和所述制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)的關系表達式，得到與所述不穩(wěn)定模態(tài)對應的復特征值實部和虛部的表達式； 優(yōu)化步驟，以所述不穩(wěn)定模態(tài)的阻尼比為優(yōu)化目標，基于所述實部和虛部的表達式以及所述制動器系統(tǒng)的研究參數(shù)建立制動器系統(tǒng)振動穩(wěn)定性的區(qū)間優(yōu)化模型，并對所述區(qū)間優(yōu)化模型進行優(yōu)化，查找所述設計參數(shù)的優(yōu)化值。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述樣本點獲取步驟中， 基于各個研究參數(shù)的區(qū)間取值得到對所有研究參數(shù)進行標準化后的標準化變量組成的空間，采用拉丁超立方試驗設計方法在標準化變量組成的空間中獲取樣本點構(gòu)建二階響應面近似模型。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，通過以下表達式將所述研究參數(shù)標準化:
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)如下公式計算所述樣本點的組數(shù)，
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述求解步驟中， 所述不穩(wěn)定模態(tài)具有大于零的實部值，并且其阻尼比絕對值大于其他模態(tài)，所述阻尼比通過以下表達式計算:
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述關系建立步驟中， 所述制動器系統(tǒng)的系統(tǒng)響應為:
I = g(xi, X2,…，Xn) 其中，(X11X2,-,Xn)為所述制動器系統(tǒng)的η個系統(tǒng)參數(shù)， 通過所述試驗設計方法，得到所述系統(tǒng)響應與所述系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)關系為:y = f (χι, χ2,...，χη) 其中，f (X1, X2,...，Xn)是對g (X1, X2,…，Xn)的近似,其所表示的曲面為所述二階響應面近似模型的響應面。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述研究參數(shù)包括制動盤厚度、制動片厚度、支撐背板厚度、摩擦系數(shù)以及制動壓力，其中，將所述支撐背板厚度確定為設計參數(shù)，其余研究參數(shù)確定為不確定性參數(shù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述優(yōu)化步驟中，通過以下表達式來建立所述區(qū)間優(yōu)化模型:
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，通過以下表達式計算所述區(qū)間中點
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，使用遺傳算法對所述區(qū)間優(yōu)化模型進行優(yōu)化，所述遺傳算法包括外層遺傳算法和內(nèi)層遺傳算法。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法進一步包括以下步驟: 所述外層遺傳算法在由標準化后的設計參數(shù)組成的設計空間內(nèi)尋優(yōu)，進而得到優(yōu)化值； 所述內(nèi)層遺傳算法在由標準化后的不確定性參數(shù)組成的不確定空間內(nèi)尋優(yōu)，并將內(nèi)層優(yōu)化結(jié)果反饋給外層遺傳算法，以便于所述外層遺傳算法繼續(xù)尋優(yōu)，最終查找出所述設計參數(shù)的優(yōu)化值。
【文檔編號】G06F17/50GK103544349SQ201310507002
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權日:2013年10月24日
【發(fā)明者】呂輝, 于德介, 劉堅 申請人:湖南大學