[发明专利]一种车辆惯质悬架结构及其参数确定方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架隔振领域，涉及一种车辆惯质悬架结构及其参数确定方法。

背景技术

“惯质”的概念自提出以来，已经受到了控制工程及机械隔振领域学者们的广泛关注。迄今为止，应用惯容器的机械隔振网络隔振潜力已经在车辆悬架、建筑物隔振及高性能摩托车转向补偿等领域得到证实。

惯容器与质量元件有着相同的物理属性，其两端点的特点更适合于工程应用，Michael Z.Q.Chen在《Influence of inerter on natural frequencies of vibration systems》一文中指出，惯容器对振动系统的固有频率有着重要影响，可使振动系统的共振频率提前，并对多自由度的振动模型进行了理论推导与证明。从目前的实际研究来看，对振动系统的主振系进行振动控制主要采用的方法是利用调谐质量阻尼器来实现，许多学者应用附加在车身质量或车轮质量上的动力吸振器对主振系的振动状态进行控制，然而由于质量块的笨重与安装条件的限制，此方法仍停留在理论研究阶段。

中国专利201010281992.1公开了一种两自由端点的动力吸振器，利用惯容器取代原有的质量元件，可以实现对主振动系统的振动控制。然而，通过分析其结构特点可知，由于惯容器与阻尼元件需要在弹性元件的支撑保护下才能发挥作用，两端点动力吸振器无法直接作为车辆悬架结构而付诸运用，因此需要对其进行改进设计以期获得较好的实用效果。

发明内容

为解决两自由端点动力吸振器在车辆悬架系统中的应用难题，本发明提出一种车辆惯质悬架结构，并给出确定其结构参数的方法，使得应用此悬架的车辆行驶性能得以有效提升。

为实现以上的发明目的，本发明采用的技术方案是：提出一种两级串联式车辆惯质悬架，第一级结构由第一级弹簧和惯容器并联组成，第二级结构由第二级弹簧和阻尼器并联组成。第一级弹簧与惯容器的上铰接点连接于车身，第二级弹簧与阻尼器的下铰接点连接于车轮。

优选的，依据悬架运动动力学与量子遗传算法适应度计算法则，所述的车辆惯质悬架参数的确定方法，包括如下步骤：

(1)种群初始化：对量子遗传算法的种群Q(t)(t＝0)进行初始化，设定种群大小、进化代数、量子比特编码、悬架参数优化范围；

(2)对初始种群Q(t)的每一个个体进行一次测量，计算各个个体的量子遗传算法适应度值，并记录最优个体及对应的适应度值；

(3)判断是否满足进化代数条件，若满足条件则算法结束，否则进行下一步；(4)种群代数t＝t+1；

(5)利用量子旋转门U(t)对各个个体实施进化更新，得到新的种群Q(t)；

(6)对种群Q(t)的每个个体进行测量，并计算适应度值；

(7)记录最优个体和对应的适应度值；

(8)判断是否满足进化代数条件，若满足进化代数则算法结束，否则返回步骤(4)。

步骤(2)中，所述量子遗传算法适应度计算法则步骤如下：

(1)根据牛顿第二定律，建立包含车身质量、车轮质量的两自由度四分之一悬架振动模型；

(2)建立包含传统被动悬架“弹簧-阻尼器”二元件并联的1/4车辆悬架振动模型，采用积分白噪声进行输入，通过时域仿真，获取该悬架在车速为20m/s的随机路面输入下车身加速度响应均方根值BA_pas，悬架动行程响应均方根值SWS_pas，轮胎动载荷响应均方根值DTL_pas；

(3)建立包含本发明提出的车辆惯质悬架的1/4车辆悬架振动模型，同样采用积分白噪声进行输入，通过时域仿真，获取该悬架在车速为20m/s的随机路面输入下车身加速度响应均方根值BA，悬架动行程响应均方根值SWS，轮胎动载荷响应均方根值DTL。

步骤(2)中，所述量子遗传算法的适应度计算公式为：