Optimization of suspension system of off-road vehicle for vehicle performance improvement

Vehicle suspension design includes a number of compromises to provide good leveling of stability and ride comfort. Optimization of off-road vehicle suspension system is one of the most effective methods, which could considerably enhance the vehicle stability and controllability. In this work, a comprehensive optimization of an off-read vehicle suspension system model was carried out using software ADAMS. The geometric parameters of suspension system were optimized using genetic algorithm (GA) in a way that ride comfort, handling and stability of vehicle were improved. The results of optimized suspension system and variations of geometric parameters due to road roughness and different steering angles were presented in ADAMS and the results of optimized and conventional suspension systems during various driving maneuvers were compared. The simulation results indicate that the camber angle variations decrease by the optimized suspension system, resulting in improved handling and ride comfort characteristics.

基于变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法

针对固定预测时域模型无法在不同路面条件下获得最优悬架控制性能的问题,设计了一种基于可变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法.模拟分析了以不同频率进行外部激励下预测时域与模型预测主动悬架控制效果之间的关系,选择了减速路面和随机路面的最优预测时域.针对随机路况下模型预测的主动悬架控制较差的问题,引入被动阻尼器构建混合电磁悬架,并对被动阻尼值进行优化选择.设计了一种基于可变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法,该方法可根据不同的行驶路面自动切换预测时域.利用MATLAB对该方法进行模拟分析.结果表明,这种控制方法能有效提高车辆在复杂路况下的平顺性.

基于RBFNN代理模型的高速机车横向动力学性能多目标优化

针对高速机车横向动力学中的悬挂参数优化问题,首先,以国内某型2B0轴式高速机车为基础,采用SIMPACK软件建立该机车动力学模型;其次,以蛇行稳定性和横向平稳性指标为优化目标,同时兼顾新轮和磨耗轮2种轮轨接触状态,通过拉丁超立方试验设计方法对关键悬挂参数进行采样设计;最后,根据试验设计结果构建转向架悬挂参数映射到机车横向动力学性能的RBFNN代理模型,并利用Sobol敏感性和Pearson相关性分析方法来量化悬挂参数对优化目标的影响程度。研究结果表明:在参数给定优化范围内,机车横向动力学性能几乎不受二系横向减振器节点刚度变化的影响;而蛇行稳定性对一系纵向刚度、抗蛇行减振器节点刚度以及抗蛇行减振器阻尼较敏感,前后司机室横向平稳性对二系横向刚度最敏感,在高速机车转向架设计中应该给予重视。此外,将代理模型结合遗传算法NSGA-Ⅲ搭建快速多目标优化平台,并通过动力学仿真结果验证该平台的准确性,可有效替代车辆系统动力学模型仿真计算及优化。

基于近似模型的车辆操纵稳定性及平顺性的优化研究

简述了基于近似模型的车辆操纵稳定性及平顺性的优化设计方法。利用多体动力学软件ADAMS/Car建立了某轿车整车多体动力学模型,并确定了车辆操纵稳定性及平顺性的评价目标。以悬架弹簧刚度、减振器阻尼特性和横向稳定杆刚度为设计变量,利用近似优化数学模型对该轿车进行了操纵稳定性和行驶平顺性的多目标优化计算。结果表明,近似模型技术对于汽车性能的平衡优化是一种十分有效的方法。

基于UniTire模型的平顺性和操纵稳定性协同研究

为考虑平顺性和操纵稳定性两者之间的联系和相互影响,本文中对两者进行了协同研究。首先基于UniTire模型,结合前后轮路面激励的滤波白噪声模型、平顺性4自由度平面模型和操纵稳定性2自由度平面模型,采用状态方程构建了平顺性和操纵稳定性的协同模型,提出了协同仿真算法。然后在常用路面等级和车速下,对某轿车进行了平顺性和操纵稳定性协同仿真。结果表明,采用平顺性和操纵稳定性协同模型,可同时实现两个性能的协同仿真,而由线性UniTire模型仿真得到的操纵稳定性参数大于非线性UniTire模型仿真的对应结果,说明采用线性轮胎模型研究操纵稳定性偏于保守。

基于响应面法车辆平顺性和操纵稳定性分析

平顺性和操纵稳定性是车辆非常重要的性能指标,悬架系统对这两种性能有着决定性影响。由于平顺性和操纵稳定性对悬架系统的要求是相互矛盾的,单纯对某一项性能进行优化往往会导致另一项性能的降低,因此应对两项性能进行多目标优化。应用响应面法采用拉丁超立方体试验抽样设计,建立车辆ADAMS/AMESim/Simulink联合仿真的响应面近似模型,对模型精度进行检验。以蓄能器预充气压力、蓄能器体积、阻尼孔直径和单向阀流量压降梯度为设计变量,应用基于精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对近似模型进行整车平顺性和操纵稳定性的多目标优化。分析结果表明:优化后的整车平顺性和操纵稳定性的性能均得到改善,为车辆优化设计提供了一种方便、有效的途径。

七桥混连油气悬架车辆振动优化与控制

为获得某七桥油气悬架登高平台消防车的最优振动响应,设计了同侧并连+对侧交连的油气悬架混合耦连方案。根据车辆结构特征,建立了"垂向-侧倾-俯仰-横摆"相耦合的二十自由度非线性动力学模型,联合仿真分析了车辆的振动响应特性,以及关键参数的影响规律。通过层次分析法和极差变换标准化处理,建立包含车辆平顺性和稳定性两评价指标的单目标优化函数,进行油气悬架系统参数优化运算。基于全局振动协调控制原理,应用李亚谱诺夫理论设计自适应律,进行模型参考自适应控制。仿真对比结果显示:参数优化叠加自适应控制后,车辆振动响应的评价指标得到了显著地改善。

面向整车振动抑制的磁流变阻尼器协同优化

本文提出一种面向整车振动抑制的磁流变阻尼器协同优化方法。设计一种具有锥形倾斜角度阻尼通道的磁流变阻尼器,推导了其阻尼力数学模型,采用有限元法对磁路结构参数进行分析。搭建了整车七自由度模型,通过ISIGHT软件搭建协同优化仿真平台,以悬架动挠度、轮胎动载荷、车身垂向加速度均方根值为优化目标,利用遗传算法对磁流变阻尼器结构进行了优化。结果表明:悬架动挠度、轮胎动载荷和车身垂向加速度都得到了相应的改善,优化后的阻尼器能更好的提高了车辆平顺性和操稳性。

基于Kriging模型的某轻型货车悬架系统多目标优化

针对底盘调校过程中操纵稳定性和行驶平顺性两个目标相互矛盾的问题,对某轻型货车悬架刚度阻尼进行优化匹配。在多体动力学软件ADAMS中建立整车的动力学模型,并通过操稳性道路试验验证模型的准确性。选取前后悬架的刚度、减震器阻尼曲线系数及后稳定杆的扭转刚度为优化变量,以汽车的操纵稳定性和行驶平顺性为优化目标,采用拉丁超立方试验设计拟合Kriging代理模型,利用遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架系统进行多目标优化得到Pareto最优解集,并选取一个最优解进行ADAMS仿真验证。结果表明,汽车的行驶平顺性和操纵稳定性都得到了改善。

汽车行驶平顺性与操纵稳定性协同优化研究

行驶平顺性与操纵稳定性是汽车的主要性能评价指标,两者之间存在相互耦合又相互制约的复杂关系,文中对某乘用车进行动力学分析,建立数学模型,并基于Simulink建立7自由度平顺性模型和3自由度操纵稳定性模型,了解并分析两大性能之间的复杂关系。选取悬架的力学特性参数作为优化变量,以行驶平顺性和操纵稳定性的相关评价指标为优化目标,建立多系统级多目标优化模型,采用多目标优化算法,得到Pareto前沿,确定出最优解,结果表明,优化后行驶平顺性和操纵稳定性都得以提升。

7桥混连油气悬架车辆建模及多目标优化

为获得某7桥登高车油气悬架的最优性能,设计了同侧并连+对侧交连的油气悬架混合耦连方案,并建立了整车20自由度非线性动力学模型,联合仿真分析车辆的平顺性和稳定性。通过层次分析法和极差变换标准化处理,建立包含车辆平顺性和稳定性两评价指标的优化函数,首次采用改进蚁群算法进行油气悬架系统参数优化运算,并与遗传算法参数优化结果对比。仿真对比结果显示,改进蚁群算法优化结果能够更好地抑制车身垂向-侧向耦合振动,对车辆平顺性和稳定性的改善效果较遗传算法提高了约10%。平顺性试验结果表明:加权加速度均方根较优化前大幅降低,证明了改进蚁群算法对于油气悬架参数优化问题的可行性和有效性;试验值与仿真值最大误差仅12.35%,验证了理论模型的正确性。

基于近似模型的车辆平顺性优化研究

利用多体动力学软件ADAMS/Car建立了某轿车的整车刚柔耦合模型,以悬架弹簧刚度、减震器阻尼为设计变量,驾驶员座椅椅面总加权加速度均方根值为优化目标,在Isight软件中,应用现代DOE采样技术与响应面法构建了设计变量与优化目标的近似模型,在此近似模型基础上,使用序列二次规划法对车辆的平顺性进行了优化。优化结果表明,整车的平顺性得到了改善。

基于遗传算法的重型越野车悬架系统优化设计

汽车悬架系统的优化设计是提供良好的操纵稳定性和行驶平顺性最有效方法之一。为提高某重型越野汽车悬架系统稳定性和可控性,利用ADAMS软件对此越野汽车悬架系统进行了虚拟样机建模,采用遗传算法对悬架系统的几何参数进行优化。通过悬架系统模型的仿真结果,能够发现由于道路平整度和转向角不同而引起的几何参数的变化规律,并比较了不同工况下优化后悬架系统和传统悬架系统的参数变化结果。优化结果表明,优化后的悬架系统降低了外倾角的变化,改善了操纵性和平顺性。