1.一种性能改善型被动悬架系统的技术参数最优设计方法,其特征在于,具体包括以下所示步骤:步骤(1):确定待设计车辆的参数,具体包括车身质量M,悬架弹簧的非簧载质量m,轮胎的线性弹性系数k1和非线性弹性系数k2,左前悬架质心与车辆质心之间的力矩L1,右前悬架质心与车辆质心之间的力矩L2,车辆质心与前悬架质心之间的力矩Lf,车辆质心与后悬架质心之间的力矩Lr,车辆的俯仰转动惯量I1和侧倾转动惯量I2,再搭建如公式①中所示的四个等式关系:其中,当i分别等于1,2,3和4时,依次代表左前悬架,右前悬架,左后悬架和右后悬架;
Δt表示差分时间间隔, 和 依次表示车身垂向速度,车身俯仰
角速度,车身侧倾角速度和悬架垂向速度在第j个时刻的变化量,Θ(j‑1)和Φ(j‑1)分别表示车身俯仰角度Θ和车身侧倾角度Φ在第j‑1个时刻的具体数值;悬架的轮胎弹力在第j个3
时刻的具体数值Ti(j)=k1·Δyi(j)+k2·[Δyi(j)] ,Δyi(j)表示轮胎垂向位移在第j个时刻的变化量;悬架弹簧的弹力在第j‑1个时刻的具体数值Si(j‑1)和阻尼器的阻尼力在第j‑1个时刻的具体数值Di(j‑1)的计算方式如公式②所示:上式②中,klin和knon分别表示悬架弹簧的线性刚度系数和非线性刚度系数,clin,csys和cnon分别表示阻尼器的线性阻尼系数,对称阻尼系数和非线性阻尼系数;Δzi(j‑1)表示悬架垂向位移在第j‑1个时刻的变化量, 表示悬架垂向速度在第j‑1个时刻的变化量;
当 时,符号函数 当 时,符号函数
Δzi(j‑1)和 的计算方式分别如公式③和公式④所示:
其中, 表示车身俯仰角速度在第j‑1个时刻的具体数值, 表示车身侧倾角速度在第j‑1个时刻的具体数值,Z(j‑1)和 分别表示车身垂向位移和车身垂向速度在第j‑1个时刻的具体数值,zi(j‑1)和 分别表示悬架的垂向位移和垂向速度在第j‑
1个时刻的具体数值;
步骤(2):从均值等于0,标准差等于0.01的正态分布中随机生成一个4×N维的数据矩阵Y后,再依次确定klin,knon,clin,csys和cnon的选型范围,即其
中, 分别对应表示选型范围的最小值, 分别对应
表示选型范围的最大值,N等于车辆行驶的时刻总数;
步骤(3):确定HHO算法的损失度J的计算过程,具体如步骤(3.1)至步骤(3.5)所示;
步骤(3.1):初始化j=1,并分别设置 Z(0)=0,Θ(0)=
0,Φ(0)=0, 和zi(0)=0;其中,i=1,2,3,4;
步骤(3.2):设置y1(j),y2(j),y3(j),y4(j)分别等于数据矩阵Y中第j列向量的四个数据3
后,再根据Ti(j)=k1·Δyi(j)+k2·[Δyi(j)]分别计算T1(j),T2(j),T3(j),T4(j),并根据公式②计算S1(j‑1),S2(j‑1),S3(j‑1),S4(j‑1)和D1(j‑1),D2(j‑1),D3(j‑1),D4(j‑1);
步骤(3.3):根据公式①中的等式关系计算 和 后,再分别
根据公式
和 依次计算出 Z(j),Θ
(j),Φ(j), 和zi(j);
步骤(3.4):判断j是否小于N;若是,则设置j=j+1后,再返回步骤(3.2);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 将Ti(1),Ti
(2),…,Ti(N)中的最大值和最小值分别记录为Ti(max)和Ti(min)后,再执行步骤(3.5);
步骤(3.5):根据如下所示公式⑤计算损失度J:
上式⑤中,wz,wΘ,wΦ和wT表示计算损失度J的四个权重系数,j=1,2,…,N;
步骤(4):设置HHO算法的群体数等于H,最大迭代次数等于F后,随机生成一个5×H维的实数矩阵P;其中,P中第1行向量的H个数据都是按照均匀分布从区间 上生成的随机数,P中第2行向量的H个数据都是按照均匀分布从区间 上生成的随机数,P中第
3行向量的H个数据都是按照均匀分布从区间 上生成的随机数,P中第4行向量的H个数据都是按照均匀分布从区间 上生成的随机数,P中第5行向量的H个数据都是按照均匀分布从区间 上生成的随机数;
步骤(5):设置迭代次数γ=1后,执行HHO算法的迭代优化过程,每次迭代优化过程结束后需将迭代次数加1,直至迭代次数等于F从而得到最优解向量h0;
步骤(6):设置klin,knon,clin,csys和cnon分别等于最优解向量h0中的5个数据后,再设计选用与这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所述的一种性能改善型被动悬架系统的技术参数最优设计方法,其特征在于,所述步骤(5)中执行HHO算法的迭代优化过程求解最优解向量h0的具体实现流程如下所示:步骤(5.1):根据如下所示步骤(一)至步骤(三)计算P中第1列向量,第2列向量,至第H列向量分别对应的损失度J1,J2,…,JH;
步骤(一):设置b=1;
步骤(二):将P中第b列向量的5个数据分别赋值给klin,knon,clin,csys和cnon后,再执行步骤(3.1)至步骤(3.5),从而计算损失度J;
步骤(三):设置P中第b列的列向量对应的损失度Jb=J后,判断b是否小于H;若是,则设置b=b+1后,返回步骤(二);若否,则得到P中第1列向量,第2列向量,至第H列向量分别对应的损失度J1,J2,…,JH;
步骤(5.2):将J1,J2,…,JH中的最小数值对应的列向量记录为最优解向量h0,计算目标当前能量值Eγ=2·E0·(1‑γ/F),并根据均值为0.5,标准差为1的正态分布随机生成一个随机数R0后,再判断Eγ的绝对值|Eγ|是否小于1;若否,则执行步骤(5.3)更新P中的各个列向量后,再跳转至步骤(5.7);若是,则执行步骤(5.4)更新P中的各个列向量后,再跳转至步骤(5.7);其中,E0是介于‑1和+1之间的常数;
步骤(5.3):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]上生成一个随机整数ε后,根据如下所示公式⑥更新P中的各个列向量:上式⑥中,hn和hs分别表示实数矩阵P中第n列和第ε列的列向量,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,表示P中所有H个列向量的均值向量,n=1,2,…,H;
步骤(5.4):按照均匀分布从区间[0,1]上生成一个随机数R3后,再判断是否满足条件|Eγ|≥0.5且R0≥0.5;若是,则根据公式hn=h0‑hn‑Eγ·|2·(1‑R3)·h0‑hn|更新P中的各个列向量;若否;则再判断是否满足条件|Eγ|≥0.5且R0<0.5,若是,则按照均匀分布从区间[0,1]上生成三个随机数R4,R5和R6后,再执行步骤(5.5);若否,则再判断是否满足条件|Eγ|<0.5且R0≥0.5;若是,则根据hn=h0‑Eγ·|h0‑hn|更新P中的各个列向量;若否,则执行步骤(5.6)更新P中的各个列向量;
步骤(5.5):根据公式x=h0‑Eγ·|2·(1‑R3)·h0‑hn|计算伪向量x后,根据如下所示公式⑦计算莱维飞行值LF,再根据如下所示公式⑧更新P中的各个列向量:上式⑦中,伽马函数Γ(2.5)=1.3293,伽马函数Γ(1.25)=0.9064;上式⑧中,J(x)表示将伪向量x中的5个数据分别赋值给klin,knon,clin,csys和cnon后,再通过步骤(3.1)至步骤(3.5)计算得到的损失度,J(x+R5·LF)表示将x+R5·LF中的5个数据对应赋值给klin,knon,clin,csys和cnon后,再通过步骤(3)计算得到的损失度;
步骤(5.6):根据公式 计算伪向量x后,根据公式⑦计算莱维飞行值LF,再根据公式⑧更新P中的各个列向量;
步骤(5.7):判断γ是否小于F;若是,则设置γ=γ+1后,再返回步骤(5.1);若否,则得到最终的最优解向量h0。