[发明专利]一种电-液复合动力转向系统的多目标优化方法

摘要

本发明公开了一种新型电‑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。

主权项

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：式中：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：前轮转角和转向盘转角之比的传递函数为：式中：n3为车轮转角到转向螺杆转角的减速比；A2＝muLpNδ+IxNδYβ‑IxNβYδA1＝muLφNδ‑LpNδYβ+LpNβYδ‑humsNφYδ+humsNδYφA0＝‑LφNδYβ+LφNβYδB1＝‑muLφNr+muLpNβ‑LpNβYr+humsNφYr‑IzLφYβ+LpNrYβ‑IxzNφYβ‑humsNrYφ+IxzNβYφB0＝muLφNβ‑LφNβYr+LφNrYβ‑humsNφYβ+humsNβYφF1＝‑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)式中：P1为电子控制单元ECU功率损失；P2为助力电机A、助力电机B功率损失；P3为液压助力模块转向助力泵功率损失；P4为液压助力模块转阀结构功率损失；RA为电枢电阻；IA为电枢电流；Us为控制器两端电压；Relec为控制器电阻；Mci为电机中摩擦造成的转矩损失；CFr为速比摩擦系数；ωi为电机转速；CFr2为速比平方摩擦系数；Ci为电机其他损失；(3)以转向路感和转向经济性作为优化目标，转向灵敏度作为约束条件，建立电‑液复合动力转向系统多目标优化模型，电‑液复合动力转向系统优化的目标函数f(x)为:路感能量函数：式中：转向经济性：优化约束条件为：(4)将电动助力模块电机的转动惯量Jm2、减速机构减速比ig、转矩传感器刚度Ks、前轮与转向机构等效到转向螺杆上的阻尼系数Blg、双作用叶片泵参数定子厚度B、双作用叶片泵定子长轴半径R2作为设计变量；(5)采用基于模拟退火算法修正的多岛遗传算法对步骤(4)中的选定参数进行优化，并根据ISIGHT中优化结果得到使转向路感、转向经济性达到最优解时的设计变量值；(6)将优化得到的满足转向灵敏度约束的转向路感、转向经济性的最优解与多岛遗传算法优化结果进行比较，若采用本发明提出方法得到的转向路感、转向经济性优化结果均优于多岛遗传算法的优化结果，则认为该优化方法有效。