论文部分内容阅读
汽车是一个非常复杂的系统,需要考虑各种性能;同时它又由各个总成、各个零部件组成,这就决定着汽车正向开发的思想:将整车性能指标逐层分解到总成性能指标、零部件性能指标,各层指标的实现保证整车性能指标的实现。这一过程体现在国外汽车“V”型开发流程中的“方案与评价”阶段。整车性能指标逐层分解,不仅有助于性能的控制,保证所采取的设计能够满足指标要求;而且可以实现各大总成、各零部件同步开发,提高开发设计效率。但国内企业在此过程的能力比较薄弱,而且市场驱动下,大多还处于逆向开发过程,国内自主品牌很难与国外先进汽车公司竞争,国内汽车市场一直由合资品牌主导着。因此,整车性能的分解与总成匹配是正向开发过程中一大难点,也是国内企业迫切需要解决的问题。因此本文基于此目的,以操纵稳定性为例进行指标逐层分解方法的研究。经过调研,国外的ATC(Analytical Target Cascading,本文译作“目标逐层分解法”)理论与汽车开发前期要求的从整车性能到总成特性分解的过程相适应,适合于汽车这类按照构成进行开发的产品。因此本文围绕以下两个中心展开研究:1.目标逐层分解法的基本理论;2.操纵稳定性指标逐层分解的实施方案。本文首先通过对目标逐层分解法的调研,获取其知识要点,包括其基本原理、一般过程、数学表达式以及其优化策略;并且实现了两个经典数学例子的目标逐层分解计算,打下了目标逐层分解法的理论基础。本文还调研了最优化问题的经典算法和现代优化算法,以此作为后面分解计算的优化理论基础。然后本文从车辆动力学的理论知识和试验设计两方面结合,探讨操纵稳定性指标的逐层分解方法。以不足转向梯度和车身侧倾梯度作为操纵稳定性指标,分析了对其影响的理论因素;应用实验室开发的2010版ASCL性能动力学模型,将理论因素与整车模型参数进行比照,同时加入其它可能对指标有影响的参数,进行正交试验,采用方差分析得到了对不足转向梯度和车身侧倾梯度有显著影响的参数;根据分解参数建立了ASCL整车优化模型,实现整车指标到总成特性的分解。总成特性进一步分解可以得到结构参数,因此以Adams麦弗逊前悬架模型为例,以整车指标分解得到的前悬架特性作为此层的目标,进行正交试验和方差分析,得出了对悬架特性指标有显著影响的结构参数,并建立了悬架优化模型,实现总成特性到结构参数的分解;不过结果显示,对从整车性能指标分解得到的总成特性,结构参数的优化并不一定能够满足。因此,最后利用目标逐层分解法的自上而下又自下而上相结合的优化策略,对整车模型和悬架模型进行协调优化;为了加快收敛,针对每次循环结果调整两层模型的设计参数空间以及搜索策略,经过3次循环,整车模型和悬架模型设计达到一致,既实现了整车目标与总成特性的匹配,同时结构参数能满足总成特性。