不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的日益提高，汽車(chē)制動(dòng)噪聲問(wèn)題引起了汽車(chē)制造商和消費(fèi)者的高度關(guān)注，開(kāi)展制動(dòng)噪聲的控制研究具有重要的實(shí)際意義。目前，制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化技術(shù)是分析和控制汽車(chē)制動(dòng)噪聲最直接和最有效的方法。常見(jiàn)的汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化技術(shù)一般基于傳統(tǒng)的確定性分析模型。然而，不確定性因素廣泛地存在于各類(lèi)工程實(shí)際問(wèn)題中，汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)不可避免地存在著與磨損、制造及測(cè)量誤差、材料老化等緊密相關(guān)的眾多不確定性。這在一定

2、程度上限制了傳統(tǒng)分析技術(shù)在制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與優(yōu)化中的應(yīng)用。因此，需要發(fā)展一套系統(tǒng)而完整的不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化方法，以對(duì)制動(dòng)噪聲進(jìn)行有效評(píng)估和控制。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(11572121和11402083)的資助下，圍繞不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化展開(kāi)深入系統(tǒng)的研究。通過(guò)借助不同類(lèi)型的不確定分析模型，構(gòu)建具有工程實(shí)用價(jià)值的不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及優(yōu)化方法，并提出相應(yīng)的不確

3、定性分析及優(yōu)化流程，以對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行有效評(píng)估和改善。在此基礎(chǔ)上，建立完整而系統(tǒng)的不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化方法。
　　本文開(kāi)展并完成了如下研究工作：
　　(1)應(yīng)用復(fù)特征值分析法和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析法對(duì)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)對(duì)兩種方法的計(jì)算效率和預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。分析結(jié)果表明：復(fù)特征值分析法的計(jì)算效率明顯高于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析法；但復(fù)特征值分析法對(duì)制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)結(jié)果顯得相對(duì)保守。

4、r>　　(2)針對(duì)基于有限元的制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析需要反復(fù)調(diào)用有限元仿真模型，從而導(dǎo)致數(shù)值分析及優(yōu)化效率低下的問(wèn)題，結(jié)合拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面法，建立了制動(dòng)器系統(tǒng)目標(biāo)特征值實(shí)部、虛部和阻尼比的代理模型。采用基于方差分析的F檢驗(yàn)、復(fù)相關(guān)系數(shù)和修正的復(fù)相關(guān)系數(shù)對(duì)所建立的響應(yīng)面代理模型進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果表明:所建立的響應(yīng)面代理模型是統(tǒng)計(jì)顯著的且具有較高的擬合精度，能有效用于后續(xù)分析與優(yōu)化研究。
　　(3)針對(duì)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)

5、不確定參數(shù)樣本信息充足的情形，提出了基于隨機(jī)模型的不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法。采用該方法對(duì)隨機(jī)不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，結(jié)果表明:該方法能有效地求解系統(tǒng)目標(biāo)特征值實(shí)部、虛部和阻尼比的概率信息（如均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和置信區(qū)間等），進(jìn)而能有效評(píng)估和改善隨機(jī)不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　(4)針對(duì)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)不確定參數(shù)樣本信息相對(duì)匱乏的情形，提出了非概率不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法，重點(diǎn)研究

6、了基于區(qū)間模型、模糊模型和證據(jù)理論模型的不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析問(wèn)題。其中，針對(duì)僅知系統(tǒng)參數(shù)上下界的情形，提出了基于區(qū)間模型的不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法;針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)存在模糊特性的情形，提出了基于模糊模型的不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法;針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)信息不完全甚至是沖突的情形，提出了基于證據(jù)理論的不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法。數(shù)值分析算例驗(yàn)證了以上方法的有效性和實(shí)用性。
　　(5)針對(duì)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)一部分不確定

7、參數(shù)信息充足而另一部分不確定參數(shù)信息不足，或者不確定參數(shù)的關(guān)鍵分布參數(shù)無(wú)法精確給定的情形，提出了混合不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法。分別采用隨機(jī)與區(qū)間混合變量、帶區(qū)間變量參數(shù)的隨機(jī)變量對(duì)上述兩類(lèi)參數(shù)不確定性進(jìn)行描述，建立了基于隨機(jī)與區(qū)間、區(qū)間隨機(jī)兩類(lèi)混合不確定模型的可靠性分析方法;接著，將可靠性分析方法引入到系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，建立了兩類(lèi)混合不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析模型;最后，基于穩(wěn)定性分析模型計(jì)算系統(tǒng)目標(biāo)特征值達(dá)到設(shè)計(jì)要求

8、的可靠度上下界，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估和改善。采用以上方法對(duì)混合不確定制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析，結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性。
　　(6)針對(duì)混合不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)同時(shí)存在隨機(jī)和區(qū)間不確定性的情形，提出了混合不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性?xún)?yōu)化方法。該方法首先采用隨機(jī)與區(qū)間混合變量或帶區(qū)間變量參數(shù)的隨機(jī)變量對(duì)系統(tǒng)的不確定性進(jìn)行描述;然后結(jié)合可靠性?xún)?yōu)化技術(shù)，分別建立了隨機(jī)與區(qū)間、區(qū)間隨機(jī)兩類(lèi)混合不確定制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性?xún)?yōu)化的

9、數(shù)學(xué)模型，兩種優(yōu)化模型分別以響應(yīng)置信區(qū)間上限的上界和響應(yīng)均值的上界為優(yōu)化目標(biāo);最后，針對(duì)兩種可靠性?xún)?yōu)化模型分別提出了相應(yīng)的數(shù)值求解流程。分別應(yīng)用兩種可靠性?xún)?yōu)化模型對(duì)隨機(jī)與區(qū)間、區(qū)間隨機(jī)混合不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性。
　　本文對(duì)不確定汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。針對(duì)不同的參數(shù)不確定情形，分別提出了相應(yīng)的不確定制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化方法，形成了系統(tǒng)完整的