【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及动力学控制，具体涉及一种特种车辆平顺性优化方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、伴随着经济社会的快速发展，重型汽车作为交通运输业的主力成员，其平顺性的好坏是车辆综合性能一项重要的评价指标。悬架系统作为车辆的车架与车桥之间力和力矩传递装置，是车辆的重要组成部分，通过提高悬架的性能来改善车辆的平顺性一直是研究的热点。
2、目前国内外对动力吸振器的研究大部分是仅仅安装在被动悬架上进行利用不同的算法对其参数进行优化和仿真模拟。然而安装在不同位置上的动力吸振器对汽车平顺性的作用效果，有很大的差别。且目前多以1/4车辆模型开展研究，并且在单一的安装位置和工况下进行仿真分析，无法更加贴合实际应用中的需要和现实环境中复杂因素的干扰。
3、其中对主动悬架的研究大部分是利用不同的智能算法对lqr算法中权矩阵q和r进行优化，进而观察其减振效果。在结论上对于重型汽车和特种设备的实际应用中，由于自由度和不同环境因素的影响，存在很多不确定性。
技术实现思路
1、为此，本专利技术实施例提供一种特种车辆平顺性优化方法、系统、设备及存储介质，以解决现有技术中由于自由度和不同环境因素的影响对于重型汽车/特种设备的平顺性较差的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种特种车辆平顺性优化方法所述方法应用于主动动力吸振器，其包括：
4、s1、将动力吸振器与主动悬架相
5、s2、利用白噪声法模拟路面条件，得到左右轮路面相关性状态方程；
6、s3、建立吸振器-整车动力学模型并设计吸振悬架lqr控制单元；
7、s4、利用遗传算法对动力吸振器参数进行优化，获取优化参数；
8、s5、利用matlab对整车模型进行仿真分析，利用所述优化参数对lqr控制器加权系数进行优化。
9、进一步地，将动力吸振器与主动悬架相结合，建立主动动力吸振器，包括：
10、将4轮胎的车辆简化为整车-路面耦合的9自由度模型；
11、建立动力吸振器-整车-路面的耦合13自由度动力学方程；
12、其中，各个参数如下：
13、为左轮胎的质量，为右轮胎的质量，其中(i＝1,2)，m为车身质量，mz为支架质量，mp为设备质量，m0为动力吸振器质量，分别为左轮胎和右轮胎的刚度，分别为左右轮胎对应悬架的刚度，kp，kz，k0分别为设备悬置的刚度、支架的刚度和动力吸振器的刚度，分别为左右轮胎对应悬架的阻尼，cp，cz，c0分别为设备悬置的阻尼，支架的阻尼和动力吸振器的阻尼，zi(i＝1,2,3,4)为各车轮垂直位移，zb，zz，zp分别为车身位移、支架和设备位移，分别为动力吸振器作动力，ηi(i＝1,2,3,4)为动力吸振器的位移，wi(i＝1,2,3,4)为路面激励，a和b分别为前后车轴到质心的距离，l1与l2分别为左右车轮中心到质心的距离，c1与c2分别为设备到车辆横向质心轴与纵向质心轴的距离。
14、进一步地，建立动力吸振器-整车-路面的耦合13自由度动力学方程，包括：
15、当侧倾角和俯仰角θ很小时，悬架端点位移为：
16、
17、其中，zi(i＝1,2,3,4)为各车轮垂直位移，zb为车身位移，a和b分别为前后车轴到质心的距离，l1与l2分别为左右车轮中心到质心的距离，为侧倾角，θ为俯仰角；
18、含有动力吸振器的整车系统的动能t为：
19、
20、其中，t为动能，l1与l2分别为左右车轮中心到质心的距离，m为车身质量，zi(i＝1,2,3,4)为各车轮垂直位移，zb，zz，zp分别为车身位移、支架和设备位移，分别为左轮胎和右轮胎的质量，ip为俯仰转动惯量，ir为侧倾转动惯量，mz、mp和m0分别为支架质量、设备质量和动力吸振器质量，ηi(i＝1,2,3,4)为动力吸振器的位移；
21、含有动力吸振器的整车系统的耗能d为：
22、
23、含有动力吸振器的整车系统的势能u为：
24、
25、控制力做的虚功δw为：
26、
27、根据非保守系统广义拉格朗日方程：
28、
29、其中，qi为广义坐标，qi为所受广义力；
30、将式(2)至式(5)代入式(6)得到含有动力吸振器的13自由度整车振动动力学方程为：
31、
32、式中，m，cs，ks分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，kt和e分别为广义激励矩阵和控制力矩阵，w和u分别为激励和作动力输入向量，z的表达式为：
33、
34、其中，zi(i＝1,2,3,4)为各车轮垂直位移，zb，zz，zp分别为车身位移、支架和设备位移，为侧倾角，θ为俯仰角，ηi(i＝1,2,3,4)为动力吸振器的位移。
35、进一步地，利用白噪声法模拟路面条件，得到左右轮路面相关性状态方程，
36、包括：
37、利用白噪声法模拟路面条件，得到左轮路面不平度微分方程；
38、利用左右轮迹空间相关性，获取左右轮路面相关性状态方程；
39、所述左轮路面不平度微分方程的表达式为：
40、
41、其中，wi为左轮受到不平度随机激励，f0为路面空间下截止频率，w0(t)为均值0的白噪声随机信号，n0为参考空间频率，v为车速；
42、其中，f0取0.01m-1；
43、所述左右轮路面相关性状态方程的表达式为：
44、wi+2＝[c1(si-a1)-1b1+d1]wi (10)
45、其中，c1＝[0.195 1.31],，d1＝0.636。
46、进一步地，建立吸振器-整车动力学模型并设计吸振悬架lqr控制单元，包括：
47、基于汽车系统动力学理论与利用拉格朗日定理推导设备-车-路耦合的9自由度主动悬架动力学方程；
48、采用滤波白噪音作为左右车轮随机路面不平度激励，根据最优控制原理设计lqr控制器并建立主动悬架控制仿真模型；
49、其中，汽车的平顺性和操纵稳定性主要受车身加速度、设备和支架加速度、悬架动行程及轮胎动位移因素的影响，状态向量x和输出向量y分别为：
50、
51、
52、由式(7)、式(11)和式(12)可得，动力吸振器-整车系统状态方式为：
53、
54、其中，
55、
56、f1＝-2πf0vi4×4，cs2＝[c21 c22]5×9，k2＝[k21k22]5×9，c2＝[cs1 04×19]4×22，
57、m1＝diag[m,ip,ir,mz,mp]，
58、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，所述方法应用于主动动力吸振器，其包括：
2.如权利要求1所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，将动力吸振器与主动悬架相结合，建立主动动力吸振器，包括：
3.如权利要求2所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，建立动力吸振器-整车-路面的耦合13自由度动力学方程，包括：
4.如权利要求3所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，利用白噪声法模拟路面条件，得到左右轮路面相关性状态方程，包括：
5.如权利要求4所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，建立吸振器-整车动力学模型并设计吸振悬架LQR控制单元，包括：
6.如权利要求5所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，建立吸振器-整车动力学模型并设计吸振悬架LQR控制单元，还包括：
7.如权利要求6所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，利用遗传算法对动力吸振器参数进行优化，获取优化参数，包括：
8.一种特种车辆平顺性优化系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种特种车辆平顺性优化方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，所述方法应用于主动动力吸振器，其包括：
2.如权利要求1所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，将动力吸振器与主动悬架相结合，建立主动动力吸振器，包括：
3.如权利要求2所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，建立动力吸振器-整车-路面的耦合13自由度动力学方程，包括：
4.如权利要求3所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，利用白噪声法模拟路面条件，得到左右轮路面相关性状态方程，包括：
5.如权利要求4所述的一种特种车辆平顺性优化方法，其特征在于，建立吸振器-整车动力学模型并设计吸振悬架lqr控制单元，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，周琦明，杨成伟，王颖彬，刘位龙，刘培德，刘恒，崔渝齐，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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