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基于伴随变量法的悬架运动学特性灵敏度分析及参数辨识研究
| 论文题名： | 基于伴随变量法的悬架运动学特性灵敏度分析及参数辨识研究 |
| 关键词： | 汽车悬架;运动学特性;参数辨识;伴随变量法 |
| 摘要： | 在悬架模型建立的过程中，多刚体系统运动学方法时常被引入研究，其具体表现为不同的坐标表示形式的选择以及相应数学模型的建立。目前悬架的模型建立和仿真求解大多依赖于成型的商业软件，往往利用内置的求解器进行解算，而无法直观地了解其求解方程和过程。针对这一情况，本文从悬架运动学模型建立出发，基于悬架灵敏度方程的推导，在参数辨识和优化等方面开展了理论研究和仿真验证。 首先基于自然坐标方法对悬架运动学模型进行了推导和仿真验证。基于自然坐标的方法推导了麦弗逊式悬架和双横臂式悬架的约束方程并建立了对应运动学模型，采用牛顿-拉弗森迭代法对悬架运动学模型进行求解。通过对比模型求解结果与Adams仿真结果，验证了所建运动学模型的可靠性。 接着基于伴随变量法对一阶悬架灵敏度方程进行了推导及悬架硬点参数辨识。在基于自然坐标方法推导的运动学模型基础上，采用伴随变量方法分别推导了两种形式悬架的一阶灵敏度方程，计算了目标函数关于各设计变量的灵敏度数值，分别确定了两种形式的悬架中对轮胎定位参数影响较大的关键设计变量。在灵敏度方程的基础上利用模拟退火和梯度法对悬架硬点坐标进行了参数辨识研究，结果表明，轮胎定位参数在悬架运动过程中能与目标曲线较好地贴合，验证了参数辨识方法的可行性。 最后基于灵敏度方程对悬架运动学特性进行了优化。详细分析了在车辆行驶和转向过程中悬架运动学特性参数对于轮胎姿态变化的影响。基于推导的一阶灵敏度方程，对两种形式的悬架进行了硬点坐标优化。通过对悬架运动学特性的优化结果分析，验证了基于灵敏度方程的悬架运动学特性优化策略的有效性。 本文首先建立了基于自然坐标法的悬架运动学模型，在此基础上推导了基于伴随变量法的一阶悬架灵敏度方程并对悬架硬点进行了参数辨识研究，最后基于灵敏度方程对悬架运动学特性进行了优化。上述研究对悬架运动学特性分析和悬架优化具有重要的意义。 |
| 作者： | 叶家祺 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张云清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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