本发明涉及驾驶室优化，尤其涉及一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
背景技术：
1、驾驶室悬置的主要功能为：支承作用，承受驾驶室及乘员在静态或各个工况下的质量。引导作用，通过导向机构约束驾驶室的各方向运动。隔振作用，衰减路面不平激励等对驾驶室的振动和冲击。翻转作用，在举升缸作用时，通过集成在前悬置上的翻转机构实现驾驶室的翻转。
2、随着国内经济的发展以及道路条件的改善，长途物流业逐渐繁荣起来。由于行驶时间长，顾客对重型卡车舒适性和可靠性都提出了更高的要求。近年来，在长途物流中使用最多的牵引车中，全浮式驾驶室悬置系统成了标准配置，相对于半浮式驾驶室悬置，其对舒适性的提高已经过实践论证。本专利以螺簧减振器为研究对象，为达到与气囊减振器相当的隔振效果，通过对螺簧减振器设定多级刚度、阻尼，与平顺性建立联系并进行改善。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
2、第一方面，本发明提供一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，包括：
3、依据驾驶室质量、质心坐标、乘员位置、悬置布置位置参数，计算驾驶室空载和满载情况下前、后驾驶室悬置载荷分配；
4、根据空载和满载情况下前、后驾驶室悬置载荷分配建立目标类型车辆的驾驶室悬置模型，所述驾驶室悬置模型包括：驾驶室、与驾驶室连接的前、后驾驶室悬置，前、后驾驶室悬置分别包含前、后悬减震器；
5、选取前悬、后悬减震器的分级刚度、分级阻尼作为需要优化的设计变量，确定设计变量的各级规范值以及规范值前后的波动范围；
6、分别取驾驶室悬置与车架连接点为激励输入点，输入仿真车辆以不同速度行驶过d类路面的激励信号；
7、基于优化变量的规范值以及规范值前后的波动范围,采用中心复合试验设计方法获取样本点；基于样本点的仿真结果，通过最小二乘法计算回归系数矩阵，构建平顺性评价指标-加速度均方根值的二阶近似响应面模型；
8、将满载和空载条件下所述二阶响应面模型加权和作为目标函数，通过多岛遗传算法对目标函数进行最小化，得到设计变量的优化值。
9、更进一步的，依据驾驶室质量，质心坐标，乘员位置，前、后驾驶室悬置布置位置参数，计算出驾驶室空载和满载情况下前、后驾驶室悬置的载荷分配，包括：
10、考虑到前后驾驶室悬置是关于汽车纵向中心轴线所在垂面对称的，驾驶室质心位于汽车纵向中心轴线所在垂面，驾驶室满载时乘员的质心位于汽车纵向中心轴线所在垂面，将驾驶室及驾驶室悬置的载荷模型近似简化为平面模型；
11、在平面模型中，根据力和力矩平衡原理，建立力和力矩平衡公式，得到空载状态下的前、后驾驶室悬置上质量：
12、m1+m2＝m0；
13、m1(l1+l2)-m0(l1+l0)＝0；
14、式中：m1为前悬分配质量；m2为后悬分配质量；m0为驾驶室质量，l1为前悬在整车坐标系的x向坐标的绝对值，l0为驾驶室质量在整车坐标系的x向坐标的绝对值，l2为后悬在整车坐标系的x向坐标的绝对值；
15、满载状态下，增加两乘员重量。
16、更进一步的，分级的设计变量：x＝[k前1k前2c前低复c前低压c前中复c前中压c前高复c前高压k后1k后2c后低复c后低压c后中复c后中压c后高复c后高压]，其中，k前1表示前悬置一级刚度、k前2表示前悬置二级刚度，c前低复表示前悬置低速状态下复原阻尼，c前低压表示前悬置低速状态下压缩阻尼，c前中复表示前悬置中速状态下复原阻尼，c前中压表示前悬置中速状态下压缩阻尼，c前高复表示前悬置高速状态下复原阻尼，c前高压表示前悬置高速状态下压缩阻尼。同理，k后1表示后悬置一级刚度、k后2表示后悬置二级刚度，c后低复表示后悬置低速状态下复原阻尼，c后低压表示后悬置低速状态下压缩阻尼，c后中复表示后悬置中速状态下复原阻尼，c后中压表示后悬置中速状态下压缩阻尼，c后高复表示后悬置高速状态下复原阻尼，c后高压表示前悬置高速状态下压缩阻尼。
17、更进一步的，优化过程中，在设计刚度及阻尼参数状态下，整车驾驶室高度与原状态一致，无干涉风险。
18、更进一步的，所述驾驶室悬置模型包括：驾驶室、与驾驶室连接的前、后驾驶室悬置；其中，前驾驶室悬置包括连接于驾驶室的两个翻转座，两个所述翻转座转动连接于横向稳定杆两端，所述横向稳定杆固定连接两个前悬稳定臂，两个所述前悬稳定臂分别转动连接于前悬支撑座，两个所述前悬支撑座固定于所述车架上，所述横向稳定杆连接两个前悬减震器，两个所述前悬减震器分别通过球套结构连接前悬支架，所述前悬支架连接于车架；所述后驾驶悬置包括：连接于驾驶室的两个锁销架、与每个所述锁销架配合设置液压锁，两个所述液压锁分别固定于后悬稳定臂，两个所述后悬稳定臂分别转动连接于后悬支撑座，两个所述前悬支撑座固定于所述车架上，两个所述后悬稳定臂分别连接后悬减震器，两个所述后悬减震器分别通过球套结构连接后悬支架，所述后悬支架连接于车架。
19、更进一步的，所述仿真车辆以不同速度行驶过d类路面的激励信号包括：
20、初始化路面扫描速度v、路面长度s、采样频率fs和频率截止区间[fsl,fsh]；
21、根据采样量n和采样间距d获得离散傅里叶变换的离散采样频率数组，其中，n＝s·fs/v，d＝1/fs；
22、将离散采样频率数组根据频率截止区间变换成滤波器掩码，其中，离散采样频率数组中，离散采样频率处于频率截止区间的设为真，否则设为假；
23、将滤波器掩码中为真的部分的离散采样频率替换成离散采样频率平方的倒数，为假的部分的离散采样频率替换成零得到滤波器；
24、生产白噪声，对白噪声进行离散傅里叶变换得到白噪声频谱；将滤波器与白噪声频谱相乘，过滤掉不需要的频率成分；对过滤后的频谱进行逆离散傅里叶变换得到d类路面仿真结果；
25、将d类路面仿真结果与真实车速信号进行卷积得到激励信号。
26、更进一步的，所述通过最小二乘法计算回归系数矩阵，构建平顺性评价指标-加速度均方根值的二阶近似响应面模型，包括：
27、通过回归系数加权的常数项、各级刚度一次项、各级阻尼一次项、各级刚度二次项、各级阻尼二次项和各级刚度阻尼交叉项的和创建所述二阶近似响应面模型；
28、构建包含不同样本点组合的设计矩阵，所述设计矩阵包含常数项、各级刚度一次项、各级阻尼一次项、各级刚度二次项、各级阻尼二次项和各级刚度阻尼交叉项；
29、基于设计矩阵，通过最小二乘法计算回归系数矩阵：
30、w＝(xtx)-1xta，其中，x∈rn×5为设计矩阵，a∈r1×n为响应设计的加速度均方根矩阵；
31、响应设计的加速度均方根矩阵通过仿真获得，其中，仿真后加速度均方根的计算方法如下:
32、
33、式中，为驾驶室座椅地板处x、y、z三向单轴加权加速度均方根值；
34、单轴加权加速度均方根值的计算方式如下：
35、
36、式中，fuj、flj为第j个中心频率fj的上、下限频率；ga(f)为加速度功率谱密度函数；wj第j个中心频段的加权系数。
37、更进一步的，所述将满载和空载条件下所述二阶响应面模型加权和作为目标函数，通过多岛遗传算法对目标函数进行最小化，得到设计变量的优化值包括：
38、初始化作为每个岛种群的样本点；
39、将最小化满载和空载下的所述二阶响应面模型加权和作为目标函数：t＝λ1wx|空载+λ2wx|满载，其中，λ1,λ2分别为空载和满载权重，wx|空载为空载条件下的二阶响应面模型，wx|满载为满载条件下的二阶响应面模型；取目标函数的倒数作为种群中样本点的适应度函数
40、根据相邻代最优解的改善度是否收敛确定是否满足中止条件；
41、若未满足，则归一化种群的适应度作为选择概率选择相应样本点的概率，按照概率选择样本点直至达到目标数量；
42、将选出的样本点根据种群适应度分布进行交叉变异得到新种群；
43、其中交叉概率为
44、变异概率为；
45、σfit为每代种群适应度的标准差，pc,0为初始交叉概率，tcross为交叉概率阈值，pm,0为初始变异概率，tmutation为变异概率阈值；
46、定期对种群中的样本点进行岛间迁移；
47、若满足，则输出最优的设计。
48、第二方面，本发明提供一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化装置，包括：至少一处理单元，所述处理单元通过总线单元连接存储单元，所述存储单元存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，实现所述的考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
49、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
50、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
51、本发明依据目标型号车辆的驾驶室质量、质心坐标、乘员位置、悬置布置位置参数，计算出前后悬置载荷分配；根据空载和满载情况下前、后驾驶室悬置载荷分配，建立目标型号车辆的驾驶室悬置模型；确定优化变量的规范值以及规范值前后的波动范围；基于优化变量的规范值以及规范值前后的波动范围,采用中心复合试验设计方法获取样本点；构建平顺性评价指标加速度均方根值值的二阶近似响应面模型；将满载和空载条件下所述二阶响应面模型加权和作为目标函数，通过多岛遗传算法对目标函数进行最小化，得到设计变量的优化值。本发明利用响应面设计原理，选取减振器多级刚度、阻尼作为设计变量，通过多岛遗传算法对空载和满载条件下所述二阶响应面模型加权和最小化，从而高效的获取优化结果，提高了效率。
1.一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，依据驾驶室质量，质心坐标，乘员位置，前、后驾驶室悬置布置位置参数，计算出驾驶室空载和满载情况下前、后驾驶室悬置的载荷分配，包括：
3.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，分级的设计变量：x＝[k前1k前2c前低复c前低压c前中复c前中压c前高复c前高压k后1k后2c后低复c后低压c后中复c后中压c后高复c后高压]，其中，k前1表示前悬置一级刚度、k前2表示前悬置二级刚度，c前低复表示前悬置低速状态下复原阻尼，c前低压表示前悬置低速状态下压缩阻尼，c前中复表示前悬置中速状态下复原阻尼，c前中压表示前悬置中速状态下压缩阻尼，c前高复表示前悬置高速状态下复原阻尼，c前高压表示前悬置高速状态下压缩阻尼。同理，k后1表示后悬置一级刚度、k后2表示后悬置二级刚度，c后低复表示后悬置低速状态下复原阻尼，c后低压表示后悬置低速状态下压缩阻尼，c后中复表示后悬置中速状态下复原阻尼，c后中压表示后悬置中速状态下压缩阻尼，c后高复表示后悬置高速状态下复原阻尼，c后高压表示前悬置高速状态下压缩阻尼。
4.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，优化过程中，在设计刚度及阻尼参数状态下，整车驾驶室高度与原状态一致，无干涉风险。
5.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，所述驾驶室悬置模型包括：驾驶室、与驾驶室连接的前、后驾驶室悬置；其中，前驾驶室悬置包括连接于驾驶室的两个翻转座，两个所述翻转座转动连接于横向稳定杆两端，所述横向稳定杆固定连接两个前悬稳定臂，两个所述前悬稳定臂分别转动连接于前悬支撑座，两个所述前悬支撑座固定于所述车架上，所述横向稳定杆连接两个前悬减震器，两个所述前悬减震器分别通过球套结构连接前悬支架，所述前悬支架连接于车架；所述后驾驶悬置包括：连接于驾驶室的两个锁销架、与每个所述锁销架配合设置液压锁，两个所述液压锁分别固定于后悬稳定臂，两个所述后悬稳定臂分别转动连接于后悬支撑座，两个所述前悬支撑座固定于所述车架上，两个所述后悬稳定臂分别连接后悬减震器，两个所述后悬减震器分别通过球套结构连接后悬支架，所述后悬支架连接于车架。
6.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，所述仿真车辆以不同速度行驶过d类路面的激励信号生成方式包括：
7.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，所述通过最小二乘法计算回归系数矩阵，构建平顺性评价指标-加速度均方根值的二阶近似响应面模型，包括：
8.根据权利要求1所述考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法，其特征在于，所述将满载和空载条件下所述二阶响应面模型加权和作为目标函数，通过多岛遗传算法对目标函数进行最小化，得到设计变量的优化值包括：
9.一种考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化装置，其特征在于，包括：至少一处理单元，所述处理单元通过总线单元连接存储单元，所述存储单元存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，实现如权利要求1-8任一所述的考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的考虑平顺性的驾驶室多级刚度阻尼优化方法。
