提高车辆换挡品质的鲁棒性优化设计

提高车辆换挡品质的鲁棒性优化设计

在现有使用环境下对自动变速器进行设计时，鲁棒性设计被认为是最重要的设计目标之一。在自动变速器制造和工作不确定时，利用鲁棒性优化设计可保证车辆具有较高的换挡品质和换挡可靠性。考虑到自动变速器制造和操作条件造成的不确定性，对自动变速器自动校准设计了一种新的鲁棒设计策略，保证车辆在不确定条件下的换挡品质。

指出了摩擦离合器和液压系统是影响车辆换挡品质不确定因素的主要来源，其中主要包括温度变化引起的摩擦因数、电磁阀特性和回位弹簧刚度的变化、磨损造成平均摩擦半径的变化以及空气的压缩特性和污垢引起的油压响应延迟。对上述不确定因素统计分析时，需要依靠大量的测量试验数据，但为节约成本，依据有限的测量样本和相关工程师的实际经验对上述不确定因素进行分析。根据分析结果，建立了摩擦离合器和液压系统的数学模型，将运动性和舒适性作为评价换挡品质的评价指标。换挡运动性使用换挡时间来表示，换挡舒适性使用加速度偏差的高阶平均值表示，这两个值越小说明换挡运动性和舒适性越高。给出了上述两值的计算表达式和约束条件，因此，将鲁棒性优化设计问题转化为求最小值问题。同时，对上述两值优化属于多目标优化问题。介绍了响应面优化方法，该方法常需要较多的测量样本且耗时较长，因而采用多目标遗传优化算法进行优化设计。

利用Matlab/Simulink对换挡行为进行模拟优化，模拟过程共遗传100代。模拟结果表明，所设计的鲁棒性优化策略的有效性，即使在各种不确定因素处于最坏情况下时，所设计的优化策略也能保证换挡品质具有可接受值。

刊名：Optimization and

Engineering（英）刊期：2015年第10期

作者：Andreas Wurm et al编译：王祥