面向多层级目标的汽车NVH不确定性优化理论与应用研究

The automotive industry has entered a green, coordinated and connotative development period. Improving the NVH (Noise, Vibration and Harshness) optimization level of automobiles has become a new competitive focus in this field. However, the existence of uncertainty is a problem that needs to be solved. Uncertainty is not only affected by uncertainties such as structural dimensions, material properties, and excitation loads, but also transferred through vehicle components, subsystems, systems, and vehicles. This leads to a large error in the analysis results based on deterministic theory, which reduces the reliability and robustness of NVH design. Therefore, based on the equivalence of the vehicle NVH multi-level design goal programming and the design process itself, this project introduces the concept of generalized tolerance considering the influence of parameter uncertainty and correlation to reveal the transmission law of uncertainty error in NVH, and studies and develops the theory and method of uncertainty optimization for multi-level goals. This research is focused on solving two key scientific problems, i.e. (1) Interval reliable and robust design method considering parameter correlation; (2) NVH uncertainty optimization method for multi-level design goals. The above methods include application and experimental verification. Through this project, it is expected to provide a new way for uncertainty optimization of automobile NVH, and to some extent, improve the theoretical basis and technical capability of independent research and development of automobiles.

汽车产业已进入绿色、协调的内涵式发展期，提高汽车NVH优化水平已成为该领域新的竞争焦点。其中，不确定性的存在是一个需要解决问题。不确定性不仅受到汽车部件结构尺寸、材料特性、激励载荷等不确定因素的影响，还会在车辆零部件、子系统、系统与整车之间传递，导致了基于确定性理论的分析结果产生较大误差，降低了NVH设计的可靠性与稳健性。本项目立足于汽车NVH多层级设计目标规划与设计过程本身的等价性，引入广义公差的概念并考虑参数不确定性和相关性的影响，揭示不确定性误差在NVH中的传递规律，研究和开发面向多层级目标的不确定性优化理论与方法。主要解决以下两个关键科学问题：（1）考虑参数相关性的区间可靠与稳健优化方法；（2）多层级设计目标的NVH不确定性优化理论，并对相关方法进行应用和验证。通过本项目的研究，将为汽车NVH不确定性优化提供一条新思路，一定程度上提升我国汽车自主研发的理论基础和技术能力。

NVH是指车内噪声、振动及其耦合作用给驾乘人员带来舒适/不舒适的主、客观感受，提高汽车NVH优化水平已成为该领域新的竞争焦点。其中，不确定性的存在是一个需要解决问题。实际中由于加工制造误差、材料特性分散等不确定因素的影响，汽车整车至零部件的NVH性能往往和初始设计的期望结果相去甚远，加之车辆在高行驶里程后的NVH性能衰退，成为该技术领域面临的重大挑战。本项目立足于汽车NVH多层级目标规划与设计过程本身的等价性，提出考虑复杂条件的区间分析方法和汽车NVH不确定性优化设计方法，为工程领域开展NVH不确定性优化设计提供较为系统的理论与方法支持。.项目主要研究工作与结论如下：（1）利用区间形式建立了含参数不确定性的区间优化模型进行参数不确定性表征，转换了区间模型中设计目标的稳健性和可靠性表示；（2）通过引入区间可能度的概念来进行区间向量的比较，将区间分析结果由刚性决策改善为柔性决策；（3）引入了设计参数间的相关性，建立了考虑参数相关性的区间分析模型并将相关性加以数值量化；（4）面向车辆物理层级进行了整车、系统、子系统和零部件级参数的可靠性优化，并进行了实验验证。解决了考虑参数相关性的区间可靠与稳健优化方法和NVH不确定性优化理论关键科学问题。本项目的研究工作不但具有广泛的学术价值，还具有重要的应用推动前景，可为汽车NVH的正向设计与问题整改提供一条新思路，为汽车行业带来较大的经济效益。同时，相关成果也可指导陆地载运、航空、航海等大交通领域更广泛的工程应用。