一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型电‑液复合动力转向系统的多目标优化方法，其中，电‑液复合转向系统的助力部分由电动助力转向模块和液压助力模块组成，通过耦合器来实现两个模块助力的控制，解决传统大型客车采用的液压助力系统、电控液压助力系统助力特性可调性以及中高速时转向路感较差的问题。同时，通过对电‑液复合动力转向系统多目标优化，以转向路感、转向能耗为目标，转向灵敏度为约束条件，基于模拟退火修正的改进多岛遗传算法，对电‑液复合动力转向系统的选定参数进行优化设计，与多岛遗传算法的优化结果相比，优化后的电‑液复合动力转向系统可以获得较好全局收敛性、收敛速度，以及较好的转向路感和转向经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车助力转向系统
，具体指代一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法。
技术介绍
目前，现有的汽车普遍采用的助力转向系统有：液压助力转向系统、电控液压助力转向系统和电动助力转向系统。其中，液压助力转向系统、电控液压助力转向系统可在汽车低速工况下提供较大助力，减轻驾驶员转向时负担；但在高速工况下转向路感较差，操纵稳定性存在问题。电动助力转向系统由控制器、助力电机、减速机构转向盘转矩传感器以及车速传感器等组成，控制器接受传感器测得的转向盘转矩信号和车速信号并进行处理，控制电机根据事先确定的助力特性输出助力转矩。但受汽车本身蓄电池电压等电气特性影响，其输出的最大助力矩较小，不满足大型客车等车辆的需求。国内客车企业在各种车型客车的设计之初，还没有形成一套系统的优化设计理论方法对其转向系统结构参数进行设计，而往往依赖于设计人员的经验进行设计。目前，针对电-液复合转向系统机械系统参数和液压系统参数进行多目标优化设计，使转向系统保持稳定性的情况下获得良好的转向路感和转向经济性的方法尚未见公开。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法，以解决现有技术中液压助力转向系统、电控液压助力转向系统在高速工况下转向路感较差，操纵稳定性存在问题，以及大型客车转向经济性的问题。为达到上述目的，本专利技术的一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法，包括步骤如下：(1)对电-液复合动力转向系统进行动力学建模；(2)选取转向系统能耗、转向系统转向路感、转向灵敏度作为电-液复合转向系统的性能评价指标，其量化公式分别为：转向路感： T h ( s ) T r ( s ) = K s r w l · 1 X 1 s 2 + Y 1 s + Z 1 - - - ( 1 ) ]]>式中： X 1 = J 1 + J m 2 n 2 i g + J m 1 n 1 lA p q ]]> Y 1 = B 1 + B m 2 n 2 i g + B m 1 n 1 lA p q + ρ l 4 C q 2 A 1 2 ]]> Z 1 = K s + K a K 2 K s i g + K a K 1 K s lA p q ]]> J 1 = J lg + m l m l P 2 π + J c s l P 2 π ]]> B 1 = B lg + B l m l P 2 π + B c s l P 2 π ]]>Td为驾驶员对转向盘输入的力矩；Tp为转向阻力矩在摇臂轴上的等效力矩；Ks为转向轴刚度；rw为齿扇节圆半径；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电‑液复合动力转向系统的多目标优化方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)对电‑液复合动力转向系统进行动力学建模；(2)选取转向系统转向路感、转向灵敏度、转向系统经济性作为电‑液复合转向系统的性能评价指标，其量化公式分别为：转向路感：Th(s)Tr(s)=Ksrwl·1X1s2+Y1s+Z1---(1)]]>式中：X1=J1+Jm2n2ig+Jm1n1lApq]]>Y1=B1+Bm2n2ig+Bm1n1lApq+ρl4Cq2A12]]>Z1=Ks+KaK2Ksig+KaK1KslApq]]>J1=Jlg+mlmlP2π+JcslP2π]]>B1=Blg+BlmlP2π+BcslP2π]]>Td为驾驶员对转向盘输入的力矩；Tp为转向阻力矩在摇臂轴上的等效力矩；Ks为转向轴刚度；rw为齿扇节圆半径；Jlg为电动助力模块减速机构和转向螺杆的等效转动惯量；mlm为转向螺母的质量；Jcs为转向齿扇的转动惯量；l为螺杆力的中心距；P为转向螺杆螺距；Jm2为助力电机B的转动惯量；n2为助力电机A转角到转向螺杆转角的减速比；ig为减速机构的减速比；Jm1为助力电机A的转动惯量；n1为助力电机A转角到转向螺杆转角的减速比；Ap为液压缸活塞的有效面积；q为双作用叶片泵排量；Blg为转向螺杆与减速机构的等效粘性阻尼系数；Blm为转向螺母的粘性阻尼系数；Bcs为齿扇的粘性阻尼系数；Bm2为助力电机B的粘性阻尼系数；Bm1为助力电机A的粘性阻尼系数；ρ是助力油液密度；Ai是第i个阀口的节流面积；Cq为流量系数；Ai为第i个阀口的节流面积；Ks为转矩传感器刚度；Ka为电动机转矩系数；K1、K2分别为助力电机A、B的助力增益；转向灵敏度表达式为：ωr(s)θh(s)=ωr(s)δ(s)δ(s)θs(s)---(2)]]>前轮转角和转向盘转角之比的传递函数为：式中：X2=J1n3+Jm2n2n3ig+Jm1n1n3lApq]]>Y2=B1n3+Bm2n2n3ig+Bm1n1n3lApq+ρQsApPn34πCq2A12]]>Z2=Z1n3+2dk1lrwn3]]>n3为车轮转角到转向螺杆转角的减速比；ωr(s)δ(s)=A3s3+A2s2+A1s+A0B4s4+B3s3+B2s2+B1s+B0β(s)δ(s)=F3s3+F2s2+F1s+F0B4s4+B3s3+B2s2+B1s+B0φ(s)δ(s)=H2s2+H1s+H0B4s4+B3s3+B2s2+B1s+B0]]>A3=-mu IxNδ+h2ums2Nδ-hu IxzmsYδ]]>A2＝muLpNδ+IxNδYβ‑IxNβYδA1＝muLφNδ‑LpNδYβ+LpNβYδ‑humsNφYδ+humsNδYφA0＝‑LφNδYβ+LφNβYδB4=mu Ixz2-muIxIz+h2uIzms2]]>B3=mu IzLp+mu IxNr-h2ums2Nr+h IxzmsNβ+hu IxzmsYr-Ixz2Yβ+IxIzYβ]]>B2=mu IzLφ-muLpNr-mu IxNβ+h2ums2Nβ+mu IxzNφ+IxNβYr-IzLpYβ-hu IxzmsYβ-IxNrYβ+hu IzmsYφ]]>B1＝‑muLφNr+muLpNβ‑LpNβYr+humsNφYr‑IzLφYβ+LpNrYβ‑IxzNφYβ‑humsNrYφ+IxzNβYφB0＝muLφNβ‑LφNβYr+LφNrYβ‑humsNφYβ+humsNβYφF3=-hIxzmsNδ+Ixz2Yδ-IxIzYδ]]>F2=mu IxNδ-h2ums2Nδ-IxNδYr+IzLpYδ+hu IxzmsYδ+IxNrYδ]]>F1＝‑muLpNδ+LpNδYr+IzLφYδ‑LpNrYδ+IxzNφYδ‑IxzNδYφF0＝‑muLφNδ+LφNδYr‑LφNrYδ+humsNφYδ‑humsNδYφH2＝‑muIxzNδ‑huIzmsYδH1＝‑humsNδYr+IxzNδYβ+humsNrYδ‑IxzNβYδH0＝humsNδYβ‑humsNβYδ转向经济性：E＝P1+P2+P3+P4   (3)P1=RAIA2+Us2RelecP2=ΣMci+CFrΣ&omega...

【技术特征摘要】
1.一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)对电-液复合动力转向系统进行动力学建模；(2)选取转向系统转向路感、转向灵敏度、转向系统经济性作为电-液复合转向系统的性能评价指标，其量化公式分别为：转向路感： T h ( s ) T r ( s ) = K s r w l · 1 X 1 s 2 + Y 1 s + Z 1 - - - ( 1 ) ]]>式中： X 1 = J 1 + J m 2 n 2 i g + J m 1 n 1 lA p q ]]> Y 1 = B 1 + B m 2 n 2 i g + B m 1 n 1 lA p q + ρ l 4 C q 2 A 1 2 ]]> Z 1 = K s + K a K 2 K s i g + K a K 1 K s lA p q ]]> J 1 = J lg + m l m l P 2 π + J c s l P 2 π ]]> B 1 = B lg + B l m l P 2 π + B c s l P 2 π ]]>Td为驾驶员对转向盘输入的力矩；Tp为转向阻力矩在摇臂轴上的等效力矩；Ks为转向轴刚度；rw为齿扇节圆半径；Jlg为电动助力模块减速机构和转向螺杆的等效转动惯量；mlm为转向螺母的质量；Jcs为转向齿扇的转动惯量；l为螺杆力的中心距；P为转向螺杆螺距；Jm2为助力电机B的转动惯量；n2为助力电机A转角到转向螺杆转角的减速比；ig为减速机构的减速比；Jm1为助力电机A的转动惯量；n1为助力电机A转角到转向螺杆转角的减速比；Ap为液压缸活塞的有效面积；q为双作用叶片泵排量；Blg为转向螺杆与减速机构的等效粘性阻尼系数；Blm为转向螺母的粘性阻尼系数；Bcs为齿扇的粘性阻尼系数；Bm2为助力电机B的粘性阻尼系数；Bm1为助力电机A的粘性阻尼系数；ρ是助力油液密度；Ai是第i个阀口的节流面积；Cq为流量系数；Ai为第i个阀口的节流面积；Ks为转矩传感器刚度；Ka为电动机转矩系数；K1、K2分别为助力电机A、B的助力增益；转向灵敏度表达式为： ω r ( s ) θ h ( s ) = ω r ( s ) δ ( s ) δ ( s ) θ s ( s ) - - - ( 2 ) ]]>前轮转角和转向盘转角之比的传递函数为：式中： X 2 = J 1 n 3 + J m 2 n 2 n 3 i g + J m 1 n 1 n 3 lA p q ]]> Y 2 = B 1 n 3 + B m 2 n 2 n 3 i g + B m 1 n 1 n 3 lA p q + ρQ s A p Pn 3 4 πC q 2 A 1 2 ]]> Z 2 = Z 1 n 3 + 2 dk 1 l r w n 3 ]]>n3为车轮转角到转向螺杆转角的减速比； ω r ( s ) δ ( s ) = A 3 s 3 + A 2 s 2 + A 1 s + A 0 B 4 s 4 + B 3 s 3 + B 2 s 2 + B 1 s + B 0 β ( s ) δ ( s ) = F 3 s 3 + F 2 s 2 + F 1 s + F 0 B 4 s 4 + B 3 s 3 + B 2 s 2 + B 1 s + B 0 φ ( s ) δ ( s ) = H 2 s 2 + H 1 s + H 0 B 4 s 4 + B 3 s 3 + B 2 s 2 + B 1 s + B 0 ]]> A 3 = - m u I x N δ + h 2 um s 2 N δ - h u I x z m s Y δ ]]>A2＝muLpNδ+IxNδYβ-IxNβYδA1＝muLφNδ-LpNδYβ+LpNβYδ-humsNφYδ+humsNδYφA0＝-LφNδYβ+LφNβYδ B 4 = m u I x z 2 - muI x I z + h 2 uI z m s 2 ]]> B 3 = m u I z L p + m u I x N r - h 2 um s 2 N r + h I x z m s N β + h u I x z m s Y r - I x z 2 Y β + I x I z Y β ]]> B 2 = m u I z L φ - muL p N r - m u I x N β + h 2 um s 2 N β + m u I x z N φ + I x N β Y r - I z L p Y β - h u I x z m s Y β - I x N r Y β + h u I z m s Y φ ]]>B1＝-muLφNr+muLpNβ-LpNβYr+humsNφYr-IzLφYβ+LpNrYβ-IxzNφYβ-humsNrYφ+IxzNβYφB0＝muLφNβ-LφNβYr+LφNrYβ-humsNφYβ+humsNβYφ F 3 = - hI x z m s N δ + I x z 2 Y δ - I x I z Y δ ]]> F 2 = m u I x N δ - h 2 um s 2 N δ - I x N δ Y r + I z L p Y δ + h u I x z m s Y δ + I x N r Y δ ]]>F1＝-muLpNδ+LpNδYr+IzLφYδ-LpNrYδ+IxzNφYδ-IxzNδYφF0＝-muLφNδ+LφNδYr-LφNrYδ+humsNφYδ-humsNδYφH2＝-muIxzNδ-huIzmsYδH1＝-humsNδYr+IxzNδYβ+humsNrYδ-IxzNβYδH0＝humsNδYβ-humsNβYδ转向经济性：E＝P1+P2+P3+P4 (3) P 1 = R A I A 2 + U s 2 R e l e c P 2 = ΣM c i + C F r Σω i + C F r 2 Σω i 2 + ΣC i P 3 = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵万忠，栾众楷，王春燕，陈亮宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32