[发明专利]基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法

权利要求书

1.一种基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：构建磁路有限元模型：确定磁流变阻尼器，根据磁流变阻尼器在有限元软件中进行结构参数建模，并利用有限元软件对磁流变阻尼器的电磁场进行分析，获得磁路磁感应强度；

S2：构建磁流变阻尼器动力学模型：利用动力学仿真软件确定磁流变阻尼器的动力学模型；

S3：构建整车动力学模型：利用动力学仿真软件构建7自由度整车动力学模型，所述7自由度包括车身的垂向运动的自由度、侧倾运动的自由度、俯仰运动的自由度和4个车轮的垂向运动的单自由度；

S4：对磁流变阻尼器的结构参数和磁路电流进行灵敏度分析，确定设计变量，所述设计变量是指对车辆性能影响较大的结构参数和磁路电流；

S5：初始化迭代次数，以磁路磁感应强度为优化算法的约束条件，以所述设计变量为优化变量，以匀速行驶工况和过减速带工况下悬架动挠度、车身垂向加速度、轮胎动载荷三者的加权加速度均方根值最小为优化目标，采用现有的智能优化算法进行优化，并输出优化结果。

2.根据权利要求1所述基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：步骤S4所述的磁路电流包括汽车匀速行驶工况下的磁路电流和汽车过减速带工况下的磁路电流。

3.根据权利要求1所述基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：设计变量包括设计变量Ⅰ和设计变量Ⅱ，所述设计变量Ⅰ是指对车辆性能影响较大的结构参数和匀速行驶工况下的电流值，所述设计变量Ⅱ是指对车辆性能影响较大的结构参数和过减速带工况下的电流值。

4.根据权利要求1所述基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：所述结构参数包括线圈槽长度A1、阻尼间隙H₀、倾斜角度θ、内径尺寸R₁和磁芯长度L₁。

5.根据权利要求1所述基于整车动力学模型的磁流变阻尼器结构参数优化方法，其特征在于：所述7自由度整车动力学模型包括车身的垂向、侧倾、俯仰3自由度模型和4个非簧载质量的垂向运动学模型：

所述车身的3自由度模型如下：

其中，m_s为簧载质量，k₁为前轴左侧弹簧刚度，k₂为前轴右侧弹簧刚度，k₃为后轴左侧弹簧刚度，k₄为后轴右侧弹簧刚度，z₁、z₂、z₃、z₄为车身与悬架连接处的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4为非簧载质量位移，c₁为前轴左侧弹簧阻尼，c₂为前轴右侧弹簧阻尼，c₃为后轴左侧弹簧阻尼，c₄为后轴右侧弹簧阻尼，F_c1为前方左侧车轮的阻尼力、F_c2为前方右侧车轮的阻尼力、F_c3为后方左侧车轮的阻尼力、F_c4为后方右侧车轮的阻尼力；

其中，I_x为簧载质量绕纵轴的转动惯量，B_r为簧载质量质心与右轮的横向距离，B_l为簧载质量质心与左轮的横向距离，k₁为前轴左侧弹簧刚度，k₂为前轴右侧弹簧刚度，k₃为后轴左侧弹簧刚度，k₄为后轴右侧弹簧刚度，z₁、z₂、z₃、z₄为车身与悬架连接处的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4为非簧载质量位移，c₁为前轴左侧弹簧阻尼，c₂为前轴右侧弹簧阻尼，c₃为后轴左侧弹簧阻尼，c₄为后轴右侧弹簧阻尼，F_c1为前方左侧车轮的阻尼力、F_c2为前方右侧车轮的阻尼力、F_c3为后方左侧车轮的阻尼力、F_c4为后方右侧车轮的阻尼力；

其中，I_y为簧载质量绕横轴的转动惯量，L_f为簧载质量质心与前轴的距离，L_r为簧载质量质心与后轴的距离，k₁为前轴左侧弹簧刚度，k₂为前轴右侧弹簧刚度，k₃为后轴左侧弹簧刚度，k₄为后轴右侧弹簧刚度，z₁、z₂、z₃、z₄为车身与悬架连接处的位移，z_t1、z_t2、z_t3、z_t4为非簧载质量位移，c₁为前轴左侧弹簧阻尼，c₂为前轴右侧弹簧阻尼，c₃为后轴左侧弹簧阻尼，c₄为后轴右侧弹簧阻尼，F_c1为前方左侧车轮的阻尼力、F_c2为前方右侧车轮的阻尼力、F_c3为后方左侧车轮的阻尼力、F_c4为后方右侧车轮的阻尼力；

所述4个非簧载质量的垂向运动学模型如下：

其中，m_u1为前左的非簧载质量，k₁为前轴左侧弹簧刚度，z₁为车身与悬架连接处的位移，z_t1为非簧载质量位移，z_r1为地面扰动输入，F_c1为前轴左侧车轮的阻尼力，c₁为前轴左侧弹簧阻尼，k_t1为前轴左侧轮胎刚度；

其中，m_u2为前右的非簧载质量，k₂为前轴右侧弹簧刚度，z₂为车身与悬架连接处的位移，z_t2为非簧载质量位移，z_r2为地面扰动输入，F_c2为前轴右侧车轮的阻尼力，c₂为前轴右侧弹簧阻尼，k_t2为前轴右侧轮胎刚度；

其中，m_u3为后左的非簧载质量，k₃为前轴右侧弹簧刚度，z₃为车身与悬架连接处的位移，z_t3为非簧载质量位移，z_r3为地面扰动输入，F_c3为后轴左侧车轮的阻尼力，c₃为后轴左侧弹簧阻尼，k_t3为后轴左侧轮胎刚度；

其中，m_u4为后右的非簧载质量，k₄为前轴右侧弹簧刚度，z₄为车身与悬架连接处的位移，z_t4为非簧载质量位移，z_r4为地面扰动输入，F_c4为后轴右侧车轮的阻尼力，c₄为后轴右侧弹簧阻尼，k_t4为后轴右侧轮胎刚度。