[发明专利]一种考虑模态的电液复合助力转向系统优化方法

权利要求书

1.一种考虑模态的电液复合助力转向系统优化方法，其特征在于，步骤如下：

(1)对电液复合助力转向系统进行动力学建模；

(2)对电液复合助力转向系统的结构进行有限元建模；

(3)分析转向系统的固有频率和一侧车轮受到瞬态激励时转向系统的反应时间，并推导出转向路感和转向能耗的数学表达式，以使系统的固有频率避开液压泵、助力电机和发动机怠速时的振动频率，减小转向系统瞬态激励反应时间，提高转向路感和减小转向能耗为四个优化目标；

(4)获取对上述四个优化目标影响最大的结构并进行优化，将尺寸作为优化变量；

(5)建立转向系统的固有频率和瞬态激励的反应时间与电液复合助力转向系统结构尺寸参数之间的数学关系；

(6)以固有频率、瞬态激励的反应时间、转向能耗和转向路感为优化目标，减速机构传动比G、转向柱半径r_e、活塞横截面积A_p和转向横拉杆半径r_l为优化变量建立多目标优化模型；采用结合人工免疫的多目标混合粒子群算法对电液复合助力转向系统结构参数的多目标优化模型进行优化，获得Pareto解集并通过理想解相似偏好排序法选取最优折中解。

2.根据权利要求1所述的考虑模态的电液复合助力转向系统优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中电液复合助力转向系统的动力学模型为：

式中，J_sw为方向盘的转动惯量，θ_sw为方向盘的转角，B_sw方向盘的阻尼系数，K_sw为转向柱的刚度，T_d为驾驶员的输入力矩，θ_e为转向小齿轮的转角，J_e为转向柱与减速机构的等效转动惯量，B_e为转向柱与减速机构的等效阻尼系数，G为减速机构的减速比，T_eps为助力电机的输出力矩，T_sen为传感器的输出力矩，T_w为齿轮齿条的作用力，J_m1为助力电机的转动惯量，B_m1为助力电机的阻尼系数，T_m1为助力电机的电磁转矩，m_r为齿条的质量，B_r为齿条的阻尼系数，x_r为齿条的位移，r_p为小齿轮半径，F_hyd为液压助力，F_r为车轮等效到齿条上的阻力，J_m2为液压泵的转动惯量，B_m2为液压泵的阻尼系数，θ_m2为液压泵的转角，T_m2为液压泵的电磁转矩，T_ehps为液压泵的输出转矩。

3.根据权利要求2所述的考虑模态的电液复合助力转向系统优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中电液复合助力转向系统的有限元模型为电液复合助力转向系统的机械结构，包括：方向盘、转向柱、助力电机、减速机构、液压泵、油罐，换向阀、助力油缸、齿轮齿条、转向横拉杆和车轮；对方向盘施加转矩和转角，依次通过转向柱、齿轮齿条和转向横拉杆传递给车轮；助力电机根据输入的力矩输出一个转矩，该转矩经过减速机构的减速增扭施加在转向柱上，将输入的转矩与助力电机转矩进行叠加；根据输入的力矩调整液压泵和换向阀从而产生一定流量的液压油，通过油罐、液压泵和换向阀进入助力油缸的两侧形成压力差，从而产生助力；采用Hypermesh对电液复合助力转向系统的机械结构部分进行网格划分并赋予相应的材料属性，根据实际情况对方向盘、助力电机、液压泵和油罐设置约束。