1.一种面向被动悬架系统性能优化的技术参数鲁棒设计方法,其特征在于,具体包括以下所示步骤:步骤(1):将四轮整车被动悬架系统的14个状态变量依次设定为车身垂向速度,车身俯仰速度,车身侧倾速度,车身垂向位移,车身俯仰角度,车身侧倾角度,左前悬架垂向速度,右前悬架垂向速度,左后悬架垂向速度,右后悬架垂向速度,左前悬架垂向位移,右前悬架垂向位移,左后悬架垂向位移和右后悬架垂向位移,并设置 依次表示这14个状态变量在第j个行驶时刻的具体数值后,再搭建如公式①所示的离散状态空间模型:其中,当i分别等于1,2,3和4时,依次指代左前悬架,右前悬架,左后悬架和右后悬架,Δt表示时间间隔, 依次表示14个状态变量在第j个行驶时刻的变化值;m表示悬架弹簧的非簧载质量,I1表示车身俯仰转动惯量,I2表示车身侧倾转动惯量,L1表示车辆质心与左前悬架质心之间的力矩,L2表示车辆质心与左后悬架质心之间的力矩,L3表示左前悬架质心与车辆质心之间的力矩,L4表示右前悬架质心与车辆质心之间的力矩,M表示车身质量;轮胎弹力在第j个行驶时刻的具体数值 k1和k2分别表示轮胎的线性弹性系数和非线性弹性系数,轮胎形变在第j个行驶时刻的具体数值表示轮胎接触地面的凸起高度在第j个行驶时刻的具体数值; 和分别表示悬架弹力和阻尼力在第j‑1个行驶时刻的具体数值,相应的计算方式如公式②所示:上式
②中, 表示悬架垂向速度在第j‑1个行驶时刻的相对变化量;当 时,符号函数当 时,符号函数 Klin和knon分别表示线性刚度系数和非线性刚度系数,Clin,Csys和Cnon分别表示的线性阻尼系数,对称阻尼系数和非线性阻尼系数,表示悬架垂向位移在第j‑1个行驶时刻的相对变化量,其具体的计算方式如公式③所示:表示悬
架垂向速度在第j‑1个行驶时刻的相对变化量,其具体的计算方式如公式④所示:步骤
(2):确定待设计的技术参数的变化范围,并确定车身质量M的变化范围,具体包括:线性刚度系数的上限 和下限 非线性刚度系数的上限 和下限 线性阻尼系数的上限 和下限 对称阻尼系数的上限 和下限 非线性阻尼系数的上限 和max min
下限 车身质量M的上限M 和变化下限M ;
min max min max
步骤(3):在区间[M ,M ]上生成包含M 和M 的A个等间隔数值M1,M2,…,MA,再根据如下所示公式分别为 生成N组具体数值:‑6
其中,路面不平整度G0=1024×10 ,随机数 服从均值等于0,标准差等于1的正态分布,当j=1时,步骤(4):确定被动悬架系统性能的量化指标J,其计算方式具体如公式⑥所示:上式
⑥中,λ表示权重系数, 表示第θ个状态变量在第j个行驶时刻的变化值, 和 分别表示 中的最大值和最小值, 和 分别表示 中的最大值和最小值,i=1,2,3,4;当θ分别等于1,2和3时, 依次表示 和步骤(5):按照均匀分布从区间 上随机生成H个随机数,从而组成一个1×H维的行向量p1,按照均匀分布从区间 上随机生成H个随机数,从而组成一个1×H维的行向量p2,按照均匀分布从区间 上随机生成H个随机数,从而组成一个1×H维的行向量p3,按照均匀分布从区间 上随机生成H个随机数,从而组成一个1×H维的行向量p4,按照均匀分布从区间 上随机生成H个随机数,从而组成一个1×H维的行向量p4后,再将行向量p1,p2,p3,p4,p5合并成一个5×H维的实数矩阵P;
步骤(6):利用改进型哈里斯‑鹰优化算法搜寻得到最优个体向量μ0后,设置Klin,Knon,Clin,Csys和Cnon分别等于μ0中的第1个,第2个,第3个,第4个和第5个数据后,设计选用与这5个技术参数相匹配的悬架弹簧和阻尼器。
2.根据权利要求1所述的一种面向被动悬架系统性能优化的技术参数鲁棒设计方法,其特征在于,所述步骤(6)中利用改进型哈里斯‑鹰优化算法搜寻最优个体向量β0的实施过程如下所示:步骤(6.1):设置迭代次数γ等于1,设置最大迭代次数等于F后,再确定逃逸能量Eγ的递减方式,以及个体向量β对应的损失函数值 的计算方式;
步骤(6.2):设置个体向量β1,β2,…,βH依次等于实数矩阵P中的第1列,第2列至第H列的列向量后,分别计算个体向量β1,β2,...,βH对应的损失函数值 再根据均值为
0.5,标准差为1的正态分布随机生成一个随机数R0;
步骤(6.3):将 中最小的4个损失函数值 及其对应的个体向量记录为参考个体向量μ1,μ2,μ3,μ4后,根据如下所示公式⑦计算最优个体向量μ0:步骤
(6.4):判断Eγ的绝对值|Eγ|是否小于1;若否,则执行步骤(6.5)更新个体向量β1,β2,...,βH后,再跳转至步骤(6.8);若是,则执行步骤(6.6)更新个体向量β1,β2,...,βH后,再跳转至步骤(6.8);
步骤(6.5):按照均匀分布从区间[0,1]上生成两个随机数R1和R2,再从区间[1,H]上生成一个随机正整数ε后,根据如下所示公式⑧更新个体向量β1,β2,...,βH:上式
⑧中,当h分别等于1 ,2,...,H时,βh依次对应表示β1,β2,…,βH,pmax是由组成的一个5×1维的列向量,pmin是由 组成的一个5×1维的列向量,
步骤(6.6):判断R0是否小于0.5;若否,则根据如下所示公式⑨更新个体向量β1,β2,…,βH;若是,则执行步骤(6.7);
上式
⑨中,R3表示按照均匀分布从区间[0,1]上生成一个随机数,h=1,2,…,H;
步骤(6.7):根据如下所示公式⑩计算莱维飞行值Lβ后,根据公式 计算伪个体向量δ,再根据公式 更新个体向量β1,β2,…,βH;
其中,伽马函数Γ(2.5)=1.3293,伽马函数Γ(1.25)=0.9064,R4,R5和R6是按照均匀分布从区间[0,1]上生成的三个随机数, 表示设置β=δ后计算得到的损失函数值,表示设置β=δ+R5·Lβ后计算得到的损失函数值;
步骤(6.8):判断γ是否小于F;若是,则设置γ=γ+1并更新R0,再分别计算β1,β2,…,βH对应的损失函数值 后,返回步骤(6.3);若否,则得到最优个体向量μ0。
3.根据权利要求2所述的一种面向被动悬架系统性能优化的技术参数鲁棒设计方法,其特征在于,所述步骤(6.1)中Eγ的递减方式具体如下所示:其中,γ表示迭代次数。
4.根据权利要求2所述的一种面向被动悬架系统性能优化的技术参数鲁棒设计方法,其特征在于,所述步骤(6.1)中个体向量β对应的损失函数值 的计算方式具体如步骤㈠至步骤㈦所示:步骤㈠:将个体向量β中的5个数据依次赋值给Klin,Knon,Clin,Csys和Cnon,并初始化α=1后,再设置车身质量M=Mα;
步骤㈡:初始化j=1,并设置 都等于0;
步骤㈢:利用 和公式 分别计算四个轮胎弹力在
第j个行驶时刻的具体数值 并根据公式②分别计算 以及
步骤㈣:根据公式①计算 后,再根据公式 分别计算
其中, 表示第θ个状态变量在第j个行驶时刻的具体数值,θ=1,2,…,
14;
步骤㈤:判断j是否小于N;若是,则设置j=j+1后,返回步骤㈢;若否,则将中的最大值和最小值分别记录为 和 将 中的最大值和最小值分别记录为 和 将 中的最大值和最小值分别记录为 和再将 中的最大值和最小值分别记录为 和 后,执行步骤㈥;
步骤㈥:根据步骤(4)中的公式⑥计算量化指标J后,再设置Jα=J;
步骤㈦:判断α是否小于A;若是,则设置α=α+1后,再设置车身质量M=Mα并返回步骤㈡;
若否,则根据公式 计算个体向量β对应的损失函数值
5.根据权利要求2所述的一种面向被动悬架系统性能优化的技术参数鲁棒设计方法,其特征在于,所述步骤(6.8)中更新R0的具体方式是:如果R0小于0.7,则将R0/0.7的计算结果赋值给R0;反之,则将10·(1‑R0)/3的计算结果赋值给R0。