汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法，包括：参数确定步骤，定义制动器系统的研究参数，将研究参数确定为设计参数与不确定性参数；模型建立步骤，建立制动器系统的有限元简化模型；样本点获取步骤，采样获取样本点；求解步骤，将所述样本点代入有限元简化模型中求解复特征值，判断制动器系统的不稳定模态；关系建立步骤，求出不稳定模态和制动器系统的研究参数的关系表达式；优化步骤，以不稳定模态的阻尼比为优化目标，建立制动器系统振动稳定性的区间优化模型，并对所述区间优化模型进行优化，查找所述设计参数的优化值，本发明考虑了系统参数在实际工程中的不确定性，所得到的优化解具有更高的工程指导意义。
【专利说明】汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车制动领域，尤其涉及一种汽车盘式制动器振动稳定性的优化方法。
【背景技术】
[0002]汽车制动噪声已成为城市的主要噪声污染源之一。如果汽车的制动器设计不合理，制动时就可能引起强烈的振动，使得制动器处于振动不稳定状态，并形成刺耳的噪声。
[0003]由于在设计后期，制动器产品的结构形状、尺寸和工艺已确定，修改设计空间的自由度已大大减小，因此在早期设计中，有必要对制动器部件的结构参数进行合理的匹配设计，以抑制制动噪声，提高整车NVH性能。
[0004]基于有限元的复特征值分析方法是一种研究汽车盘式制动器振动稳定性的有效方法，它主要通过求解系统的复特征值，根据复特征值的实部是否为正，判断系统的稳定性，从而预测制动器的尖叫噪声趋势。基于该方法的现有优化技术，多为确定性优化。但由于实际工况多变复杂以及摩擦材料的不断磨损，制动器系统的参数具有一定的不确定性，传统的确定性分析优化方法难以适用。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法，其考虑了系统参数在实际工程中的不确定性，使设计得到的优化解具有更高的工程指导意义。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法，包括:参数确定步骤，定义制动器系统的研究参数，将所述研究参数确定为设计参数与不确定性参数两类；模型建立步骤，获取关于所有研究参数的初始取值和区间取值进而建立所述制动器系统的有限元简化模型；样本点获取步骤，根据所有研究参数的区间取值，采用试验设计方法采样获取样本点；求解步骤，将所述样本点代入所述有限元简化模型中求解复特征值，根据具有正实部的复特征值判断所述制动器系统的不稳定模态；关系建立步骤，建立所述不稳定模态和所述制动器系统的研究参数的关系表达式，得到与所述不稳定模态对应的复特征值实部和虚部的表达式；优化步骤，以所述不稳定模态的阻尼比为优化目标，基于所述实部和虚部的表达式以及所述制动器系统的研究参数建立制动器系统振动稳定性的区间优化模型，并对所述区间优化模型进行优化，查找所述设计参数的优化值。
[0007]在一个实施例中，在所述样本点获取步骤中，基于各个研究参数的区间取值得到对所有研究参数进行标准化后的标准化变量组成的空间，采用拉丁超立方试验设计方法在标准化变量组成的空间中获取样本点构建二阶响应面近似模型。
[0008]在一个实施例中,通过以下表达式将所述研究参数标准化:
[0009]
【权利要求】
1.一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的优化方法，包括: 参数确定步骤，定义制动器系统的研究参数，将所述研究参数确定为设计参数与不确定性参数两类； 模型建立步骤，获取关于所有研究参数的初始取值和区间取值进而建立所述制动器系统的有限元简化模型； 样本点获取步骤，根据所有研究参数的区间取值，采用试验设计方法采样获取样本占.求解步骤，将所述样本点代入所述有限元简化模型中求解复特征值，根据具有正实部的复特征值判断所述制动器系统的不稳定模态； 关系建立步骤，建立所述不稳定模态和所述制动器系统的研究参数的关系表达式，得到与所述不稳定模态对应的复特征值实部和虚部的表达式； 优化步骤，以所述不稳定模态的阻尼比为优化目标，基于所述实部和虚部的表达式以及所述制动器系统的研究参数建立制动器系统振动稳定性的区间优化模型，并对所述区间优化模型进行优化，查找所述设计参数的优化值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述样本点获取步骤中， 基于各个研究参数的区间取值得到对所有研究参数进行标准化后的标准化变量组成的空间，采用拉丁超立方试验设计方法在标准化变量组成的空间中获取样本点构建二阶响应面近似模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下表达式将所述研究参数标准化:
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算所述样本点的组数，
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述求解步骤中， 所述不稳定模态具有大于零的实部值，并且其阻尼比绝对值大于其他模态，所述阻尼比通过以下表达式计算:
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述关系建立步骤中， 所述制动器系统的系统响应为:
I = g(xi, X2,…，Xn) 其中，(X11X2,-,Xn)为所述制动器系统的η个系统参数， 通过所述试验设计方法，得到所述系统响应与所述系统参数的函数关系为:y = f (χι, χ2,...，χη) 其中，f (X1, X2,...，Xn)是对g (X1, X2,…，Xn)的近似,其所表示的曲面为所述二阶响应面近似模型的响应面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研究参数包括制动盘厚度、制动片厚度、支撑背板厚度、摩擦系数以及制动压力，其中，将所述支撑背板厚度确定为设计参数，其余研究参数确定为不确定性参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述优化步骤中，通过以下表达式来建立所述区间优化模型:
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过以下表达式计算所述区间中点
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用遗传算法对所述区间优化模型进行优化，所述遗传算法包括外层遗传算法和内层遗传算法。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述遗传算法进一步包括以下步骤: 所述外层遗传算法在由标准化后的设计参数组成的设计空间内寻优，进而得到优化值； 所述内层遗传算法在由标准化后的不确定性参数组成的不确定空间内寻优，并将内层优化结果反馈给外层遗传算法，以便于所述外层遗传算法继续寻优，最终查找出所述设计参数的优化值。
【文档编号】G06F17/50GK103544349SQ201310507002
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】吕辉, 于德介, 刘坚 申请人:湖南大学