刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化

1、工二学校代号：学号：密级：公开湖南大学硕士学位论文基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化堂僮申请厶姓名！奎吐松昱垣筮名盈驱箍；塞瞳燮教援墙羞堕僮；扭越量运裁王猩堂暄童些名叠；奎麴王捏诠窒握童旦塑；！生兰旦旦诠塞筌趱旦期；至！生三旦！窆旦签避委虽全圭廑；萱童遮熬援（），湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。名：锣巧吼州“力铂学位

2、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于、保密口，在年解密后适用本授权书。、不保密团。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：期：和年名上名导师签名：期：年乃少日硕士学位论文摘要汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动和冲击环境的舒适性在一定的范围之内的性能，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能。随着车速和人们对车辆性能要求的提高，

3、平顺性已经是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标，是现代高速汽车的主要性能之一，因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动，改善和优化车辆的行驶平顺性是一项十分有价值和意义的工作。伴随计算机技术的迅猛发展和多体系统动力学的广泛应用，更加逼近实车、精准的车辆振动模型建立起来。刚柔耦合系统和非线性悬架开始引入汽车平顺性研究。本文是在环境下建立的刚柔耦合非线性悬架整车模型的基础上，在环境下编辑脚本仿真分析程序，对车辆平顺性进行仿真分析，得出了人椅位置垂向加速度以及悬架动行程和车轮动载荷的均方根值与非线性悬架特征参数的关系曲线。近代生物进化理论和仿生学的发展，给工程最优化问题提供了新的设

4、计思路与方案。本文基于软件，采用遗传算法，根据平顺性评价指标和悬架特征参数的关系对刚柔耦合的非线性悬架整车模型的悬架八项特征参数进行了优化匹配。考虑标准遗传算法易出现“早熟和搜索停滞现象的缘故，对群体初始化和遗传算子进行了改进。通过对比优化前后汽车行驶平顺性评价指标证明该联合优化设计方法的可行性和优良性。该研究对提高其行驶平顺性能、降低成本和缩短开发周期有着一定的现实意义。关键词：平顺性；遗传算法；联合优化，。，”，：；硕士学位论文目录学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书摘要：第章绪论汽车平顺性平顺性评价方法的标准化车辆振动模型的精度化刚柔耦合系统和非线性悬架在平顺性研究中的应用刚柔耦合系

5、统在汽车平顺性研究中的应用非线性悬架在汽车平顺性研究中的应用平顺性优化研究现状论文的主要内容及构成第章整车模型建立与平顺性仿真研究引言刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立软件概述刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立一整车模型脚本仿真程序创建测量函数定义输出变量脚本仿真程序整车模型仿真分析动力学仿真计算原理分析改变悬架弹簧刚度的线性系数改变悬架弹簧刚度的非线性系数改变减震器阻尼的线性系数改变减震器阻尼的非线性系数一本章小结第章遗传算法及其改进。引言、，基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化遗传算法的特点及其应用遗传算法的基本原理编码（）一遗传操作一适应度函数一算法运行参数的选取一遗传算法

6、的改进群体初始化的改进遗传算子的改进一程序考核本章小结第章整车平顺性联合优化设计引言：联合优化设计的特点联合优化设计的应用联合优化设计的实现联合优化设计步骤设计变量的选取约束条件的确定一目标函数的建立与转化一联合优化描述悬架参数的匹配对操纵稳定性的影响本章小结一第章全文总结及展望全文总结研究展望参考文献致射附录（程序测试函数）附录（攻读学位期间所发表的学术论文）硕士学位论文章绪汽车平顺性论汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动和冲击环境的舒适性在一定的范围之内的性能，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能¨。它是现代高速汽车的主要性能之一，国内外对其的研究也由浅入深。追溯至

7、世纪年代始，国内外对车辆平顺性的改进研究一般沿以下两条主线：一是评价方法的标准化，二是振动模型的精度化。平顺性评价方法的标准化汽车平顺性的研究首先需要制定评价方法和评价指标，而平顺性主要是根据乘员主观感觉的舒适性来评价，由于它是一个主观因素，所以评价起来就相当复杂。年国际标准化组织制定了国际标准，于年修订后重新发表，该标准制了两种评价方法一一倍频带法和总加权值评价方法，适用于频率范围内对人体承受的全身振动的评价。不足之处是是以短时简谐振动的试验研究成果为基础，所以目前对之于在汽车的长时间随机振动环境以及其它一些冲击比较大的振动境中的应用仍有争议，还在不断补充和修正之中乜。年，英国南安普敦大学声

8、振动研究所人体工程研究室的在多年试验研究的基础上，提出“总乘坐值法。总体乘坐值法综合考虑不同频率的加速度均方根值和不同方向振动的影响，能减少对平顺性能的误判，是较为全面的、适用场合较广的振动不舒适性评价方法。之后他编写了英国标准，并应国际标准化组织的委托起草全面修订的新草案，为年新标准的产生做出了贡献。年，经过几次修改和补充，公布了：（）人体承受全身振动评价一一第一部分：一般要求。这一标准对于评价长时间作用的随机振动和多输入点多轴向振动环境对人体的影响时，能更好地和主观感觉一致。评价法在国际上应用较为普遍，我国参照采用国际标准人体承受全身振动能力的评价指南制定了自己的标准。目前国内在进行汽车平

9、顺性评价时，用得最多的是汽车平顺性随机输入行驶试验方法，客车平顺性评价指标及限值和汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法等哺，人们通常将和联合起来使用阳。但由于国内外不同的学者和学术团体在平顺性评价问题上所持的观点不尽相同，所以到基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化目前为止还没有一种评价方法得到国际公认，即使是己被广泛采用的和也不能完全令人满意。这些方法大都只对不同路面等级、不同车速、不同测点、不同振动方向进行分别评价，而没有考虑到同时来自这几个方面的综合影响。车辆振动模型的精度化早期受理论方法和计算手段的限制，建立的车辆振动模型只有一个自由度，这种简化模型仅可作定性分析。为了研究“座椅

10、一人体”系统的振动在整车振动系统中的作用及相互影响，即在两个自由度模型的基础上加入“座椅一人体”系统构成三自由度模型。世纪年代以来，伴随计算机技术的迅猛发展和多刚体系统动力学理论的不断完善，使得上述问题研究有了质的飞跃。国外多刚体系统动力学模型在车辆平顺性方面的分析在年代中后期已经相当广泛。包括等人研究的自由度的刚体动力学模型盯和英国大学的等人建立了个自由度的多体动力学整车模型旧，等。我国在多体系统动力学方面的研究方面起步较晚但发展很快。从世纪代中后期开始，我国开始将多刚体系统动力学方法引入到汽车平顺性研究中，其中比较具备代表性的有：年谢卫国对半挂汽车列车平顺性了探讨，介绍了个自由度的半挂汽车

11、列车振动分析模型，利用该模型和计算机软件分析了各种构参数对半挂汽车列车行驶平顺性的影响旧；年王连明运用模态分折技术建立了自由度“人体一座椅一车辆系统的动力学模型，利用随机振动理论，给出了振动形态、传递函数、车轮动载荷、座椅加速度等参量的计算方法，该模型可对汽车的行驶平顺性进行预测和评估引。年张庆才等人采用多刚体系统动力学建立自由度振动模型，以各态历经的路面随机输入谱对车辆的平顺性进行了仿真研究¨；年重庆大学的樊兴华等人以种工况下人体垂直方向加速度加权均方根值作为舒适性评价指标，建立了九自由度汽车振动模型朝；年中国农业大学的王国权等人建立了自由度的汽车乘坐动力学模型，并利用对其在级随机

12、路面上行驶的平顺性进行了仿真计算扣；年合肥工业大学的乔明侠建立了自由度的瑞风商务车模型，进行平顺性仿真分析引。刚柔耦合系统和非线性悬架在平顺性研究中的应用刚柔耦合系统在汽车平顺性研究中的应用建立合理的车辆平顺性模型，是平顺性理论分析的重要手段之一，可用于分析汽车结构参数对平顺性的影响，优化分析汽车平顺性。车辆平顺性的模型虽然已近从早期最简单的单自由度、简谐输入发展到多自由度、多输入的随机激励的硕士学位论文空间模型，但是它们具备一个共同的特点一一基于多刚体系统动力学的刚体线性振动模型。自上世纪年代末年代始，国外开始把多柔体系统动力学理论和方法用于汽车技术领域，这标志着汽车多体动力学的研究领域从最

13、初的刚体系统的运动学研究扩展到包含柔体的多体系统动力学研究卜引。由于汽车振动分析技术有了很大的发展，首先在汽车的振动分析中引入了模态综合技术。这使汽车的振动分析模型从原来的多自由度刚体模型发展成为建立在车架等部件有限元分析基础上的、考虑弹性变形的二维子结构模型。尤其在汽车车架的强度分析中，这种模型得到了广泛的应用。国外在利用振动理论研究汽车平顺性方面进展很快，已将具有多方面功能（包含模态综合技术、平顺性结构参数的优化设计等等）的大型计算机软件应用于汽车研究、设计中。我国在这方面的研究虽然起步较晚但发展很快，近几年也出了不少成果。年，朴英花、马天飞等利用软件建立了某轻型客车的车身有限元模型，将其

14、转化为模型中的柔体部件，并与底盘模型相结合建立了整车刚柔耦合模型，通过与刚体车身模型仿真计算结果的比较，探讨了刚柔耦合模型对整车振动响应计算的影响，而刚体车身的作用力略有波动，说体模型加大了前后振动的耦合作用，刚柔耦合模型响应的频率信息更加详细，振动幅值减小。年，杨柳青等利用系统动力学仿真软件建立悬架多柔体运动学分析模型，并分别对悬架模型进行了多刚体和多柔体仿真，其结果表明基于多柔体系统的仿真误差比基于多刚体系统的误差要小，仿真结果更接近实际情况，以及考虑到悬架构件的柔性对仿真结果的影响比运动副内橡胶衬套弹性变形对仿真结果的影响小瞠。年，张立军等基于多体动力学理论，应用机械系统分析软件，建立了

15、计及悬架下摆臂、纵向推力杆和横向稳定杆柔性的刚柔耦合整车模型，其中柔性杆件的模态通过有限元分析获得。对车身、下摆臂垂直加速度功率谱密度以及悬架动行程和轮胎动位移进行了分析，并与多刚体模型的仿真结果进行了比较，结果表明：刚柔耦合的作用使车身垂直加速度功率谱密度的幅值降低了，下摆臂垂直加速度功率谱密度的峰值减，轮胎动载荷减小约，悬架动行程增大。刚柔耦合模型之间的差异随车速提高，悬架构件的柔性在汽车平顺性分析中不可忽视心¨。非线性悬架在汽车平顺性研究中的应用对于汽车振动非线性平顺性问题的研究，由于非线性问题本身的复杂性，起步较晚。计算机技术的迅猛发展和广泛应用，为汽车振动的非线性振动的研究

16、提供了有力工具。在汽车非线性模型方面，最早的是、瞳基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化等引入钢板弹簧干摩擦等非线性因素模型。进入年代，越来越多的专家开始致力于汽车悬架非线性特性的研究，各种刚度可变和阻尼可变的非线性悬架应运而生。但是由于非线性分析比较复杂，现有的汽车悬架振动研究仍多讨论线性结构。而汽车悬架振动受到各种非线性因素的影响，描述其振动行为的数学模型应是多自由度的非线性数学模型，因此，在车辆非线性随机振动和平顺性研究中，考虑悬架的非线性因素更能真实的反应实际车辆在行驶中的各种情况；构建实用、有效的悬架非线性模型，对其进行结构修改和平顺性预测，用以指导生产设计和改造，是很有

17、研究意义的课题。年，郑兰霞等建立了汽车悬架系统的数学模型，分析了悬架元件的非线性对汽车特性的影响分析，然后建立了五自由度的汽车整车非线性动力学模型，并进行了平顺性分析。最后通过实车试验数据与仿真计算结果的比较，验证理论模型的可靠性羽。年，李碧军应用和软件，建立悬架横向稳定杆、前悬架下横臂、后悬架纵摆臂柔性体模型，将悬架系统中的弹簧刚度和减振器阻尼的非线性因素考虑到整车模型中，在环境下建立基于刚柔耦合的整车非线性模型，并在相同的仿真环境下，对比研究多刚体线性整车模型和刚柔耦合的非线性悬架整车模型这两种模型的整车平顺性。仿真研究结果表明刚柔耦合的非线性模型的平顺性优于多刚体线性模型，进一步说明了在

18、研究整车的平顺性时建立刚柔耦合的非线性悬架模型的必要性心引。平顺性优化研究现状汽车行驶平顺性的优劣直接影响到乘员的乘坐舒适性和身心健康，其次振动产生的动载荷会冲击汽车的零部件，加速零部件的磨损，降低零部件的疲劳寿命。同时它还影响车辆的动力性、经济性、操纵稳定性等。随着车速和人们对车辆性能要求的提高，平顺性已经是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标，因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动，改善和优化车辆的行驶平顺性是一项十分有价值和意义的工作。平顺性优化传统的方法是建立虚拟样机模型后，采用实验方法对车辆的振动特性进行仿真分析，对模型中悬架设计参数或其他零部件特征参数进行灵敏度分

19、析，考察它们对车辆平顺性的影响，然后以垂向加速度均方根植或者三向加速度均方加权值为优化目标，改进设计参数以达到改善车辆行驶平顺性的目的。但是该种方法往往只能优化匹配一到两个设计参数，对经验数据和设计人员的水准比较倚重。近年来，在多设计参数、多评价指标和多约束条件的平顺性优化问题上，研究人员提出了新的参数优化匹配方法一一将现代控制理论或最优化理论结合虚拟硕士学位论文样机模型进行联合优化设计，并取得了一些进展。年，倪晋尚建立空间八自由度模型进行了频域内的响应分析，观察一些参数的变化对平顺性的影响，以驾驶员垂直加速度的均方根值作为汽车行驶平顺性优化目标值、以前后悬架垂直刚度作为优化变量的优化设计模型

20、，并辅以静挠度、动挠度、频率、动载荷等非线性约束，使用序列二次规划法，利用编制优化程序，求得前后悬架垂直刚度的最优匹配值，达到优化车辆平顺性能的目的。年赵旗等探讨遗传算法应用于汽车行驶平顺性仿真的可行性，以汽车两自由度振动模型为对象，建立了汽车行驶平顺性优化仿真模型，运用遗传算法对该优化仿真模型进行了求解。通过优化前后汽车行驶平顺性指标对比表明遗传算法用于汽车行驶平顺性优化仿真取得较好的效果，可以进一步应用于基于高自由度汽车振动模型的汽车行驶平顺性仿真优化问题中乜朝。年刘星、周孔亢等采用线性化方法对空气弹簧的非线性数学模型进行处理，并在车辆模型的基础上，考虑垂直和俯仰两个方向的振动，使用多目标

21、及遗传算法相结合的方法，对车辆系统的平顺性进行优化。结果表明优化后的车辆平顺性的各项指标有了不同程度的改善，为进一步对车辆设计参数的选择打下了良好的基础心们。从以上描述中可以得知，在行驶平顺性优化和悬架参数匹配研究问题上，建立能够更精确地反映实际车辆系统结构特点和更真实地逼近实车的整车虚拟样机模型以及采用较为全面的平顺性评价指标，并结合采用较优的优化算法对模型进行联合优化设计的方法有待于进一步研究。论文的主要内容及构成本文是在李碧军参照某型号越野车实车数据建立的刚柔耦合非线性悬架整车模型的基础上，通过对整车模型的平顺性分析，采用改进的遗传算法联合仿真优化的方法，优化匹配前后非线性悬架的八项特征

22、参数，达到提高该车平顺性能的目的。本文构成如下：第一章：回顾了汽车平顺性的国内外研究概况；介绍了刚柔耦合体系和非线性悬架在车辆平顺性研究中的应用；探讨了平顺性优化的现状、方法和发展趋势；引出了本文研究的主要内容和文章的构成。第二章：概述了从整车多刚体模型到刚柔耦合的非线性悬架的整车模型的建立过程；介绍了脚本仿真分析程序不同于实验仿真分析的运用；对软件的主要功能，语言特点，脚本文件和文件分别进行了阐述；对动力学仿真计算原理进行了分析。在本章中对车辆平顺性进行了仿真计算，通过运行脚本仿真程序，得出八项悬架特征参数变化对车辆平顺性评价指标的影响关基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化系曲

23、线和各参数的合理取值范围，为最后悬架特征参数的匹配和整车平顺性优化提供了有力依据。第三章：介绍了遗传算法的基本原理、编码方式、执行策略、遗传算子、遗传算法的特点和不足之处。针对标准遗传算法容易出现“早熟”和停滞搜索的现象，对群体的初始化和遗传算子进行了改进，其中对选择算子采用最优保存和轮盘赌选择相结合的改进方法，对交叉和变异算子采用自适应交叉变异予以改进。第四章：介绍了联合优化设计方法，对本文联合遗传算法和对整车平顺性进行优化设计的三个阶段进行了描述，对第三阶段需要确定三个方面的内容即设计变量、约束条件以及目标函数进行了详细的阐述。在确定了设计变量、约束条件和目标函数以后，设定算法运行的各项参

24、数，用改进的遗传算法联合对整车模型进行仿真优化。对比分析了优化前后整车平顺性的改善；对比分析了优化前后整车模型在不同车速下各评价指标的均方根值变化。硕士学位论文第章整车模型建立与平顺性仿真研究引言随着在汽车行驶平顺性研究中对模型精度要求的日益提高，将悬架构件和其他具有明显柔性体特性的部件视作刚体的传统处理方法已经不能满足研究需要，它们的非线性特性和柔性变形不应被忽略。因此，在虚拟样机平顺性仿真分析模型中考虑柔性部件的柔性体特性和变形部件的非线性特性是非常有必要的。刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立本文是在李碧军基于建立的刚柔耦合非线性悬架整车模型的基础上进行研究的。下面对软件做简要介绍。软件概

25、述（）软件是由美国机械动力公司（）所开发的机械系统动态仿真软件。通过使用其交互图形环境和部件库、约束库、力库用户可以迅速建立完全参数化的机械系统几何模型。提供多种可选模块，其中核心软件包包括交互式图形环境（图形用户界面模块）、（仿真求解器）和（专用后处理）等，这些使得在汽车行业中的应用日益广泛。刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立在中建立某型号越野车的刚柔耦合非线性悬架整车模型的三个步骤：首先建立前悬架及转向系统、横向稳定杆、后悬架系统、人一椅系统、路面和车轮模型，并将这些系统整合成整车多体动力学模型；将多刚体线性模型中的前后悬架的弹簧刚度和减振器阻尼非线性化，建立横向稳定杆、前悬架下横臂、后悬

26、架纵横臂的柔体模型和悬架中的橡胶衬套模型；将柔性体部件代替原来的多刚体部件，建立基于刚柔耦合的非线性悬架整车模型。某越野车前悬架采用麦弗逊式独立悬架（左右悬架对称），转向系统采用循环球式转向器，后悬架系统采用螺旋弹簧加双向减振器，导向机构为纵摆臂加侧向推力杆的结构形式乜。人一椅系统模型采用汽车平顺性随机输入行驶实验方法（）中规定的身高为士，体重为士的自然人。模型建立时人体和车身用弹簧和阻尼相连，座椅与车身用衬套相连，轮胎模型选基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化用提供的轮胎模型，路面模型通过编制路面文件在中生成级路面。获取整车特性参数，先后建立前悬架及转向系统模型、横向稳定杆模型

27、、后悬架模型、人一椅系统模型、轮胎和路面模型，加以整合得到多刚体整车模型如图所示。图多刚体整车模型依据阻尼减振器非线性经验数据乜钉叫，建立模型如下：厶蛐醅，（）【厶越式中，缸三一三。前悬架减振器的特性曲线如图所示，其中，图为减振器的阻力一速度特性曲线，图为减振器的阻力一位移特性曲线晦引。一，乡鬈一二，÷图减振器的阻力一速度特性弱（）图减振器的阻力一位移特性悬架弹簧的非线性特性为：丘（）（）（）前悬架弹簧的弹性特性曲线如图所示。，口图前悬架弹簧的弹性特性曲线考虑悬架系统中的弹簧刚度和减振器阻尼的非线性因素，在多刚体整车模型中建立非线性弹簧和阻尼。车辆系统中包含大量的柔性体部件，车辆刚柔

28、耦合是车辆模型精细化的重要内容。本研究在和环境下，对横向稳定杆、前悬架的下横臂和后悬架的纵摆臂等杆状部件进行模态分析，并通过模态综合法把有限元模型嵌入到虚拟样机模型中建立了基于柔性体的刚柔耦合模型。如图所示。图刚柔耦合的非线性悬架整车模型整车模型脚本仿真程序根据所建的虚拟样机模型，对其在虚拟环境下进行平顺性仿真分析，研究车辆参数对汽车平顺性的影响，同时可以修改设计参数，仿真不同的设计方案，对需要优化设计的车辆参数进行多次修改，直至获得车辆参数和平顺性评价指标之间的关系曲线。一般地探讨车辆参数对车辆性能影响地方法是通过手动设置设计参数值进行仿真，在后处理模块中导出车辆参数与车辆性能关系曲线，重复

29、多次，得到多条参数值与车辆性能的关系曲线，再加以主观比较得出车辆参数变化对车辆性能的影响大体趋势，从而选取适当的设计参数值。鉴于上述方法需要反复多次、耗时、不精确等不科学性，本文在环境下编辑脚本仿真分析程序，对模型设计参数赋予某区间段多个数值并进行仿真分析输出仿真结果，从而方便得出各车辆参数变化对车辆性能的影响范围和趋势，进而选定设计参数的取值范围。基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化创建测量函数基于上述刚柔耦合的非线性悬架整车模型和仿真分析程序，对行驶平顺性的性能进行仿真计算。其中悬架特性参数直接影响振动的强弱，影响着车辆的行驶平顺性，考查它们对车辆平顺性的有效影响范围，能为最

30、后对整车进行平顺性优化提供有力依据。仿真计算时主要分析驾驶员垂向加速度以及悬架动行程和车轮动载荷的均方根值与悬架特征参数关系。下面先在整车模型中建立驾驶员垂向加速度以及悬架动行程和车轮动载荷的测量函数¨。建立测量函时，在菜单栏中，选择，创建新的测量函数。在函数编辑器对话窗中的测量名称（）栏输入测量函数名称，如测量驾驶员垂向加速度则输入“，在一般属性（）的单位（）栏中选择测量单位，如测量垂向加速度则选择“”，借助于函数编辑器提供的基本函数，编辑各测量函数表达式。据此依次创建驾驶员垂向加速度以及前后悬架动行程和前后车轮动载荷的五个测量函数，同时系统自动生成测量函数的测量曲线。定义输出变量

31、创建各测量函数之后，把这些测量函数定义为输出变量。在菜单栏中，选择，建立新的。在后处理编辑器对话窗中的后处理名称（）栏输入后处理名称，比如要考查各测量变量对修改减震器阻尼系数的响应就在输入栏中输入“”（），在标识码（）中输入“”，在“”、“”、“”、“，“”中依次编辑上述创建的测量函数名称，如图所示。按“，系统将在新建立的后处理中定义各输出变量并自动保存至模型们。“嬲“目侧”“蜊。一，：，唧朝奢耐鼬邺脚啦，图新建后处理编辑器硕士学位论文脚本仿真程序脚本仿真程序是在环境下编辑完成的。是是公司于年推出的一种科学计算软件，的含义是矩阵实验室（），其名字来自“”和“”两个词的前三个字母的组合。它是一种

32、以矩阵为基本编程单元的程序设计语言，具有强大的数值计算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境口引。同时，还具有很好的开放性，用户可以根据自己的需求，利用提供的基本工具，灵活地编制和开发自己的程序，开创新的应用。的语言特点及其语言文件被称为第四代计算机语言，语言之所以能显示出旺盛的生命力迅速普及，是由于它利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来，用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了和语言的冗长代码，给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。语言的主要有不同于其他语言的如下三个特点阳引。一是语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富；二是运算符丰富；三是程序限制不严格，程序

33、设计自由度大，程序的移植性强。语言作为一种功能强大的、高级高效的编程工具软件，使用和调试起来都比较容易。利用提供的丰富的数学函数，用户可以迅速展开工作，编程验证自己的设计和算法。文件是所特有的使用该语言编写的磁盘文件，是由一系列的语句组成，既可以是一系列窗口命令语句，又可以是由各种控制语句和说明语句构成的函数文件。所有的文件都是以“”作为扩展名，形式有两种：脚本文件和函数文件鲥。脚本文件类似于下的批处理文件，它由一系列的语句组成，可以通过文本编辑对其进行查看或修改。在的提示符下直接输入脚本文件名，便可自动执行文件中的一系列命令，直到得出最终结果。文件可以通过文件编辑器建立完成，即通过命令窗口的

34、菜单下的命令建立。函数文件的功能是建立一个函数，且这个文件与的库函数一样使用。的函数是由语句引导的，其通用格式如下：，少，】（，）（）其中，矿为函数名，和，分别为输入和输出变量。它们可以是矩阵、字符串、标量、或数组。脚本仿真程序本文仿真分析程序处理对象是模型语言文件。接创建测量函数和基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化后，需要导出该模型的模型语言文件。该脚本仿真分析程序由几个子程序衔接而成，其中包括模型文件修改程序，脚本仿真控制文件，仿真结果处理程序。（）修改模型文件程序该程序的主要功能为对文件进行修改，该文件在环境下编辑的，其主要构成部分为打开模型的文件，生成新的文件，查找出原

35、文件中需要修改的部分，将需要修改的部分更换为指定的内容生成新的文件。（）脚本仿真控制文件脚本仿真控制文件以“为文件名后缀，文件中包含模型调用、仿真步长设置、输出结果文件设置等命令。（）仿真结果处理程序仿真结束后，其仿真结果会由创建的导出到的指定的目录下面，由该程序对后处理文件进行读写，主要读出五个测量函数值、时间、步长等，然后将它们写入到生成的文档中。仿真分析程序具体流程为：在环境下以仿真分析作为主程序，设置车辆悬架参数的取值范围，将仿真分析程序产生的个体（设计变量）通过修改模型程序写入文件中，对模型中的悬架机构作相应修改，然后调用文件对该模型进行仿真计算，所需结果将保存在文件中，然后由后处理

36、程序读取测量函数值，并计算各测量函数值的均方根值并予以保存。再由仿真分析程序对模型赋新的悬架参数重新计算，通过循环直至最后绘制出悬架参数和测量函数值之间的关系曲线。详细过程如图所示。图脚本仿真流程图硕士学位论文整车模型仿真分析整车模型仿真计算是在模块下完成的，求解器采用多体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。下面对动力学仿真计算原理做简要的分析。动力学仿真计算原理分析在中采用拉格朗乘子法和拉格朗日方程建立系统动力学方程，其一般形式为：（，名，）（，）一香（），）式中：一用户定义的微分方程及系统动力学微分方程；一描述完整约束的代数

37、方程列阵；一描述非完整约束的方程列阵；一广义坐标列阵；口，一广义速度列阵；九一约束反力及作用力列阵进行运动学分析时研究零自由度系统位置、速度、加速度和约束反力，因此只需求解系统约束方程：（，（）用吉尔（）预估一校正算法可以有效地求解上式。根据当前时刻的系统状态矢量值，用级数预估下一个时刻系统的状态矢量值。巩鲁办壶争亿，式中：时间步长州。这种预估算法得到的新时刻的系统状态矢量值通常不准确，公式（）右边项不等于零，可由吉尔阶积分求解程序（或其它向后差分积分程序）来校正。，。口，。一，（）式中：，为的积分程序的系数值；州为（）在时的近似值将公式（）重写得：。寻。一面一备州州。（）湛）将公式（）在川时

38、刻展开，得：（州，）（）任一时刻乙位置的确定，可由约束方程的牛顿一拉夫森（）迭代方法求得：基于改进遗传算法的刚柔耦合非线性悬架汽车平顺性优化剖舻饥）（）式中：，表示第次迭代；。时刻速度、加速度的确定，可由约束方程求一阶、二阶时间导数得到：罢一罢【百尸一百一）（考弘一窘喜喜篆象埘，丢（署弘若（等）讣，可由带乘子拉格朗日方程得到：（考名一丢（考），（考，软件进行动力学分析时，提供了两类算法作为该软件的求解器算法：（）提供（）积分求解程序，采用坐标分离算法，来求解独立坐标的微分方程，这种方法适于模拟特征值经历突变的系统或高频系统。（）提供积分器、积分器和积分器三种功能强大的变阶、变步长积分求解程序用

39、来求解稀疏耦合的非线性微分代数方程，这种方法适于模拟刚性系统（特征值变化范围大的系统）。改变悬架弹簧度的线性系数定义前后悬架特征参数如表所示。表悬架特征参数定义表进行整车模型仿真分析时，设定车速，设定仿真步长为，每次只改变其中一个特征参数，其他参数值不变。观察各响应的均方根值随被选取的特征参数的变化特性。在修改程序中将前悬架弹簧刚度线性系数疗从到依次赋值，运行脚本仿真分析程序，仿真得到各测量函数值也就是各响应的均方根值随打变化的曲线如图所示。硕士学位论文之蜊峻景亦卅前悬弹簧刚度线性系数图车身垂向加速度随前悬架刚度系数变化曲线陕制蹀啦图悬架动挠度随前悬架刚度系数变化曲线工稼赫蒋日辞图轮胎动载荷随前悬刚度系数变化曲线通过图可以看出，当前悬架弹簧刚度线性系数疗从到递增、其他悬架特征参数不变