基于多系统集成的汽车底盘稳健设计研究

应用多体系统动力学分析方法、虚拟样机技术、仿真技术、稳健设计理论等方法，以提高车辆操纵稳定性为目标，综合考虑转向机构、悬架系统、制动系统的协调关系，研究多系统集成设计模型中的设计变量与设计目标间替代模型的建立与选取，将底盘设计各阶段出现的不确定因素：模糊变量、随机变量以及未确知信息，集成到统一的设计模型中，最大程度地减小不确定因素对汽车整车综合性能的影响，建立基于多系统集成的汽车底盘稳健设计模型。研究分析不确定性因素耦合、变量变异的相关性对稳健设计结果的影响。在多目标决策过程中，将系统性能均值、性能波动同权重等未确知因素联系起来，利用集成稳健设计模型，研究含模糊性、随机性与未确知信息的Pareto有效解的计算方法。

应用多体系统动力学分析方法、虚拟样机技术、仿真技术、稳健设计理论等方法，以提高车辆操纵稳定性为目标，综合考虑车辆的转向机构、悬架系统、制动系统的协调关系，系统深入地对汽车底盘进行了集成稳健设计研究。研究内容对于改善车辆的整车性能、稳健性能，提高汽车底盘的设计水平具有重要的意义。. 综合考虑转向机构、悬架系统、制动系统的协同作用，采用协调控制方法，应用模糊理论等方法建立了转向机构、悬架系统、制动系统的集成控制模型，并通过测试数据验证了相关控制策略的正确性和先进性。仿真分析了转向机构、悬架系统、制动系统的结构参数，汽车行驶中的车速、载荷等不确定因素的变化对汽车操纵稳定性能的影响，为汽车底盘集成稳健设计提供了数据支撑。在此基础上，采用正交试验方法建立了汽车底盘集成设计的数学模型。设计变量包括转向机构、悬架系统、制动系统的相关结构参数，如主销内倾角、后倾角等，优化目标为与汽车操纵稳定性密切相关的测试参数，包括汽车转向时的转角误差、制动时的制动侧滑以及颠簸路面的前轮摆角。. 考虑底盘设计中的随机不确定性因素，如前轮定位参数、转向梯形机构的尺寸误差、安装误差等随机不确定性因素，以及影响车辆操纵性能的噪声因素，如汽车行驶的驱动力、载荷、转向操纵力矩等，应用田口方法建立了汽车底盘集成稳健设计稳健设计模型，并分析了各类不确定性变量变异对汽车稳健性能的影响、主要影响因子、目标函数的概率分布等，并以此为基础简化了稳健设计模型。通过与传统设计方法的对比，验证了本方法设计结果的稳健性能。对于其他类型的不确定信息，如汽车各个优化目标的偏好，设计空间的偏好等，采用模糊数学方法将这些不确定因素以偏好函数的方式集成到底盘模型中。. 基于上述相关分析结论，建立了基于偏好函数的底盘集成稳健设计模型。在建立的基于偏好函数的底盘集成稳健设计模型中，将设计过程中多个阶段的不确定信息同时集成到整体性能函数中，极大程度地提高了汽车底盘多个设计阶段的稳健性能。在多目标决策过程中，各优化目标之间的权重采用权重比矩阵的方式通过权重比特征矩阵求解，整体性能函数的均值、方差之间的权重和补偿系数采用不相关点法求解。这两种权重方法克服了人为设置权重值的缺陷，提高了权重设计的稳健性。