混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法与流程

技术特征：

1.一种混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1：搭建扭振检测平台，该扭振检测平台包括信号发生器、信号采集器、显示终端和扭矩传感器，且所述信号发生器分别与所述混合动力客车传动系统中的主电机、发动机及负载连接，并通过控制信号控制所述主电机的转速、所述发动机的油门开度及所述负载的制动力度；所述信号采集器通过所述扭矩传感器采集所述混合动力客车传动系统中的花键轴的扭矩，并对采集到的扭矩进行存储，且所述信号采集器与所述显示终端连接并将采集到的扭矩传输到所述显示终端进行显示；所述显示终端与所述信号发生器连接并将所述信号采集器采集到的扭矩反馈到所述信号发生器中；

S2：定义所述混合动力客车传动系统中的“源”、“传导”及“接收”的可修改参数为所述混合动力客车传动系统的自变量，并确定所述自变量的上限和下限；所述“源”指的是发动机和ISG电机，所述“传导”指的是花键轴，所述“接收”指的是扭转减振器；

S3：从实验用混合动力客车传动系统的设计空间内获取所述实验用混合动力客车传动系统的自变量的样本点矩阵；

S4：对所述自变量的样本点矩阵中的各个样本点进行动力学特性分析实验，获取所述自变量的样本点矩阵中各个样本点所对应的扭矩测量值，并根据所述自变量与所述自变量对应的扭矩测量值之间的对应关系拟合构建出所述混合动力客车传动系统的动力学特性的代理模型；

S5：将待检测混合动力客车传动系统的自变量输入到所述代理模型中并通过该代理模型计算出所述自变量对应的扭矩估计值，当该扭矩估计值未超过所述混合动力客车传动系统中的发动机的最大扭矩的两倍时，所述混合动力客车传动系统在运行过程中不会发生扭振；

当该扭矩估计值超过所述发动机的最大扭矩的两倍时，所述混合动力客车传动系统在运行过程中会发生扭振，对所述自变量的值进行优化修改使所述自变量对应的扭矩的振幅最小，消除扭振。

2.根据权利要求1所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述混合动力客车传动系统的自变量包括所述发动机的质量、尺寸、输出功率特性曲线、排量、缸数及输出扭矩特性曲线，ISG电机的质量、尺寸、电极数目、输出扭矩特性曲线及启动/压灭所述发动机的输出扭矩，花键轴的材料特性及尺寸，扭转减振器的质量、尺寸、减振弹簧的弹性系数、减振弹簧的阻尼系数、减振弹簧的数目以及减振弹簧的尺寸。

3.根据权利要求2所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，所述花键轴的材料特性包括密度、刚度及材质。

4.根据权利要求1所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，在所述步骤S3中，利用试验设计方法获取所述自变量的样本点矩阵。

5.根据权利要求4所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，利用试验设计方法获取所述自变量的样本点矩阵的子步骤包括：

a)根据所述步骤S2确定所述混合动力客车传动系统的“源”、“传导”和“接收”为试验因素，并设定所述样本点矩阵为X＝[X₁,X₂,...,X_n]^T，且其中，

n表示样本点矩阵中样本点的总数；

X表示扭矩传感器测量出的扭矩测量值即混合动力客车传动系统的扭矩测量值；

X₁表示针对样本点矩阵中的第1个样本点进行试验时，扭矩传感器测量出的扭矩测量值所对应的相应自变量的值；

X₂表示针对样本点矩阵中的第2个样本点进行试验时，扭矩传感器测量出的扭矩测量值所对应的相应自变量的值；

X_i表示针对样本点矩阵中的第i个样本点进行试验时，扭矩传感器测量出的扭矩测量值所对应的相应自变量的值，且i＝1、2、3……n；

X_n表示针对样本点矩阵中的第n个样本点进行试验时，扭矩传感器测量出的扭矩测量值所对应的相应自变量的值；

x_i1表示在针对样本点矩阵中第i个样本点进行试验时，第1个试验因素对应的自变量的值；

x_i2表示在针对样本点矩阵中第i个样本点进行试验时，第2个试验因素对应的自变量的值；

x_im表示在针对样本点矩阵中第i个样本点进行试验时，第m个试验因素对应的自变量的值，m＝1、2或3；

T表示矩阵转置；

b)对所述实验用混合动力客车传动系统的设计空间进行样本点采样生成样本点初始矩阵；

c)通过元素交换法对所述样本点初始矩阵进行更新操作，生成新样本点矩阵，并利用最优化算法计算出所述实验用混合动力客车传动系统的设计空间内的空间填充的最优化条件，当所述新样本点矩阵满足所述最优化条件时，对所述新样本点矩阵进行优化，使所述新样本点矩阵中的样本点均匀分布到所述设计空间中；当所述新样本点矩阵不满足所述最优化条件时，采用随机演化算法对所述新样本点矩阵进优化。

6.根据权利要求5所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，在所述步骤c)中，所述最优化算法可选用极大极小距离准则、最大熵准则或者中心化L₂偏差准则。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，在所述步骤S4中，构建所述混合动力客车传动系统的动力学特性的代理模型的子步骤包括：

a)利用所述扭振检测平台对所述实验用混合动力客车传动系统进行实验测试，并采集实验数据得到所述自变量以及与所述自变量相对应的扭矩测量值；

b)根据采集到的实验数据拟合出所述混合动力客车传动系统的自变量与所述混合动力客车传动系统的扭矩之间的对应关系，选择代理模型的类型并根据该对应关系构建混合动力客车传动系统的代理模型，并对所述代理模型进行初始化；

c)将所述实验用混合动力客车传动系统的自变量输入到所述代理模型中计算出所述自变量对应的扭矩估计值；

d)对所述自变量对应的所述扭矩测量值和所述扭矩估计值进行比较，计算出所述代理模型的误差，当所述代理模型的最大误差小于或等于10％时，所述代理模型构建完成；当所述代理模型的最大误差大于10％时，可通过增加所述自变量的样本点数量或者更换所述代理模型的类型来减小所述代理模型的误差，直至所述代理模型的最大误差小于10％。

8.根据权利要求7所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，所述代理模型可选用神经网络代理模型、响应面代理模型、克里金代理模型或正交多项式代理模型。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，在所述步骤S5中，先用局部优化算法对所述自变量的值进行优化修改，预测到扭振消除，则优化完毕；预测到扭振未消除，则接着使用全局优化算法对所述自变量的值进行优化修改，直至预测到扭振消除。

10.根据权利要求9所述的混合动力客车传动系统扭振预测及消除方法，其特征在于，所述局部优化算法可选用序列二次规划法，所述全局优化算法可选用模拟退火法。