CN107991864B - 一种电液主动转向***及其多学科优化方法 - Google Patents

一种电液主动转向***及其多学科优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电液主动转向***及其多学科优化方法，该***包括机械传动模块、电动助力模块、液压变传动模块及控制模块。ECU输出信号控制助力电机输出转矩，通过安装在转向轴上的减速机构对***执行助力；ECU还输出信号分别控制液压泵驱动电机和比例换向阀工作，改变转向直拉杆液压缸活塞两侧油压，从而改变前轮转角。针对该***提出一种多学科优化方法，综合考虑汽车动力学、结构轻量化、振动与噪声以及能量消耗等多个学科之间的复杂耦合关系，对***关键参数进行多学科优化，降低***总体优化计算量，提高最优解的搜索能力和收敛速度，缩短设计周期。

Description

一种电液主动转向***及其多学科优化方法
技术领域
本发明属于汽车转向***技术领域，具体指代一种电液主动转向***及其多学科优化方法。
背景技术
伴随着汽车工业的蓬勃发展，汽车转向***也从机械式向液压、电控、智能化发展。主动转向***是一种新兴的技术，通过不同车速下改变转向传动比，提高汽车稳定性和驾驶员操纵感。目前实现变传动比功能的方式主要有两种，第一种是通过设计特殊的齿条组成的纯机械式结构，奔驰公司采用了这种方式；第二种是宝马等公司采用的电子***和一套行星齿轮结构结合，不仅能够自由改变转向传动比，还能够执行转向干预，对汽车进行稳定性控制。
由于主动转向技术被国外企业垄断并且对我国技术封锁，零部件成本极高，少有汽车能够装配。目前国内对转向***变传动比技术鲜有研究，现有主动转向***都基于齿轮齿条转向器进行开发，提供的转向助力较小，还无法在商用车上应用。因此，开发具有自主知识产权的主动转向***，提高国产转向***技术水平，具有极大的社会价值和经济效益。
转向***是一项多学科交互作用的复杂工程***，参数优化设计对***性能起到关键性作用。传统优化设计方法不能解决多学科之间的耦合和影响，难以获得***最佳综合性能。多学科优化方法在航空航天领域有较多的应用，但是在汽车主动转向***可借鉴的优化设计经验还处于空白。因此，应用多学科优化方法，充分考虑***动力学、轻量化、控制、振动和噪声、能量消耗等学科的耦合影响，对转向***进行多学科优化设计，可以提高优化效率并得到***全局最优解，获得良好综合性能。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电液主动转向***及其多学科优化方法，以克服现有技术中存在的问题。本发明的电液主动转向***可以在不同工况下对转向传动比进行调整，并可在紧急情况进行转向干预，使得汽车保持行驶稳定性，驾驶员获得更好的操纵感，转向性能达到最优；同时，还解决了传统优化方法设计效率低、难以全面考虑多学科之间耦合的缺点，有效对所提供的电液主动转向***关键参数进行优化。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种电液主动转向***，包括：机械传动模块、电动助力模块、液压变传动模块及控制模块；
所述的机械传动模块包括依次连接的方向盘、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向梯形及车轮；
所述转向直拉杆包括液压缸、活塞、直拉杆；
所述液压缸的外壳通过转向摇臂与循环球转向器输出端固定连接，外壳上开设有进油口和出油口；所述活塞装配在上述液压缸内，活塞两端固定安装直拉杆，直拉杆后端连接转向梯形及车轮；
所述的电动助力模块包括助力电机及减速机构；所述减速机构安装在机械传动模块转向轴上，所述助力电机输出的转矩经减速机构作用，通过转向轴传递至循环球转向器；
所述的液压变传动模块包括储油罐、液压泵驱动电机、液压泵及比例换向阀；
所述液压泵驱动电机连接液压泵，储油罐中的低压油经液压泵作用后转换为高压油并流向比例换向阀；
所述比例换向阀分配高压油方向和流量大小，通过油管和上述液压缸相通，改变活塞两侧的压力大小，驱动活塞相对液压缸运动；
所述的控制模块包括ECU及与之电气连接的转角传感器、转矩传感器、车速传感器、横摆角速度传感器；
所述转角传感器安装在方向盘上，转矩传感器安装在转向轴上；
所述ECU接收驾驶员输入的方向盘转角信号、转矩信号以及汽车行驶过程中的车速信号和横摆角速度信号，经过计算输出三个控制信号，分别驱动助力电机、液压泵驱动电机和比例换向阀工作。
本发明的一种电液主动转向***的多学科优化方法，其基于上述电液主动转向***，包括如下步骤：
1.根据多学科分解理论，对电液主动转向***进行多学科分解，并对分解出的子***建立相应目标；***级为汽车动力学，子***包括：子***一：结构轻量化；子***二：能量消耗；子***三：振动和噪声；各个子***之间耦合在一起，综合影响电液主动转向***性能；
***级以转向路感和转向灵敏度为评价指标；子***一从减轻汽车质量角度，对转向***进行轻量化设计；子***二考虑电机能量消耗、液压泵能量消耗，对转向***进行节能设计；子***三分析方向盘模态、转向轴的弯曲模态和扭转模态，减轻转向***振动和噪声；
2.建立学科模型，通过分析子***之间参数耦合关系，确定设计变量为：液压泵长轴半径R、助力电机转动惯量Jm、减速机构传动比N、转向轴刚度K、直拉杆质量M、比例换向阀等效阻尼系数B；
3.DOE设计：通过DOE试验设计方法，制定电液主动转向***试验方案，在设计变量变化的范围内均匀选择N1组设计样本；
4.对子***进行仿真分析，并采用自适应模拟退火算法对分解出的各子学科进行子***级优化设计，根据得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围；
5.加载仿真数据，采用三阶多项式拟合，并构建子***所考察的目标响应量对应的响应面模型；输入参数为N1组设计样本经过子***优化的仿真结果，输出参数为N1组电液主动转向***对应的设计变量数值；
6.对拟合出的响应面模型进行精度检验，计算多元相关系数R2和相对均方根误差RMSE作为响应面精度验证的准则，若计算结果满足多元相关系数大于0.96，相对均方根误差小于0.2，则执行下一步骤7，否则返回步骤5；
计算公式为：
Figure GDA0002466905150000031
其中，N1为试验设计域内样本数量，ki为仿真得到的真实响应值，
Figure GDA0002466905150000032
为真实响应值的平均值，
Figure GDA0002466905150000033
为响应面预测值，RMSE表示响应面的精度，Qc为样本回归偏差平方和，Qs为样本总偏差平方和；
7.***级多学科优化
根据子***级优化得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围，***级优化目标考察汽车动力学，保证汽车行驶过程中的转向灵敏度和驾驶员操作路感，设定约束条件，并采用NSGA-Ⅱ算法对***级多目标优化设计；
8.根据***优化结果，选择满意解，若满足条件，则输出优化设计最佳参数，否则返回步骤3。
优选地，所述步骤2中建立的三个子***的学科优化模型为：
2.1建立结构轻量化子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000034
2.2建立能量消耗子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000041
2.3建立振动和噪声子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000042
优选地，所述步骤3制定***试验方案时，考虑材料应力、延伸率、抗拉强度、弹性模量的特性，采用高性能电子拉力试验机，对直拉杆进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离及撕裂的试验，获取直拉杆材料力学性能基础数据。
优选地，所述步骤4中子***级优化采用自适应模拟退火算法，步骤包括：
4.1算法参数初始化：
定义终止状态参数Fend，温度变更次数k，子领域数量为N，内循环参数j，温度参数Tk，终止值F0，领域搜索次数Lk，降温系数s，终止检验条件ε；
Figure GDA0002466905150000043
表示在温度Tk下第j个领域的搜索次数，
Figure GDA0002466905150000044
表示在温度Tk下第j个领域的更新移动次数,
Figure GDA0002466905150000045
表示在温度Tk下第j个领域的允许移动次数；参数的初始值设定为：
Figure GDA0002466905150000051
4.2对每一领域j∈N进行领域搜索求解：
4.2.1设初始解集为S0，产生初始解xk∈S0，令xs＝xk∈S0；产生初始领域解x∈N(xk)，计算E1＝f(x)-f(xk)；E2＝f(x)-f(xs)；若E1＜0，则
Figure GDA0002466905150000052
若E2＜0，则xs＝xk；否则，若exp(-E1/Tk)＞random(0,1)，则xk＝x，
Figure GDA0002466905150000053
4.2.2若
Figure GDA0002466905150000054
则
Figure GDA0002466905150000055
重复步骤4.2.1，产生新的领域解；
4.2.3若所有领域搜索完毕(j≥|N|)，转步骤4.3；否则，j＝j+1，转步骤4.2.2；
4.3算法终止判定：
4.3.1
Figure GDA0002466905150000056
Fend＝Fend+1；
4.3.2如果Fend＞F0算法就会终止，从而输出解xs；否则转步骤4.4；
4.4参数自适应控制：
4.4.1计算模拟退火温度控制系数：
Figure GDA0002466905150000057
4.4.2计算实际退火温度：
Figure GDA0002466905150000058
其中，开关温度为：
Figure GDA0002466905150000059
4.4.3计算搜索的次数和领域搜索强度；
Figure GDA00024669051500000510
4.4.4令k＝k+1，转步骤4.2。
优选地，所述步骤5中采用三阶响应面模型表达式如下：
Figure GDA0002466905150000061
式中：x为输入变量，y为响应值，b为根据Kriging插值法得到的回归系数。
优选地，所述步骤7)建立的***级优化模型为：
Figure GDA0002466905150000062
其中，G1(X)为转向路感，G2(X)为转向灵敏度，采用频域能量衡量目标函数大小，表达式如下：
Figure GDA0002466905150000063
Figure GDA0002466905150000064
式中：ω0为路面有效信息频率，Th为转向输入力矩，Tr为转向阻力，ωr为横摆角速度，θh为转向盘转角，Th、ωr为设计变量R,Jm,N,K,M,B耦合在一起的函数。
优选地，所述步骤7中的NSGA-Ⅱ算法包含虚拟适应度函数的选择；计算虚拟适应度具体步骤如下：
7.1设定初始种群中位于同一层的个体之间距离：L(i)d＝0；
7.2对位于同一层的个体，设m＝1对应转向路感目标函数G1(X)，m＝2对应转向灵敏度目标函数G2(X)，根据第m个目标函数计算出对应的函数值并进行升序排列：L＝sort(L,m)；
7.3给定一个大数L[0]d＝L[i]d＝Max，使经过排序后边缘上的个体具有选择优势；
7.4对排序后处于中间位置的中间的个体，求每个个体与同层相邻两个体之间的局部拥挤距离L[i]d＝L[i]d+L[i+1]m-L[i+1]m；
7.5针对转向路感和转向灵敏度两个目标函数，按照预设的种群繁殖代数重复步骤7.2-7.4，局部拥挤度大的个体作为最优个体予以保留，剔除其余个体。
本发明的有益效果：
本发明提出的汽车电液主动转向***，通过电机和减速机构执行助力，通过液压变传动比模块改变前轮转角，可以根据汽车实际行驶状况，动态调整转向***传动比大小，克服传统转向***“轻”与“灵”的矛盾，并可以通过转向干预对汽车进行稳定性控制。该***采用电机助力，改善了驾驶员路感，同时更加节能。
本发明提出的汽车电液主动转向***的多学科优化方法，从设计之初就考虑了汽车动力学、结构轻量化、振动与噪声以及能量消耗等多个学科之间的复杂耦合关系，克服了传统单学科优化不能得到全局最优解的缺陷。通过该方法对所提出的电液主动转向***关键参数进行多学科优化，降低了总体优化计算量，最优解的搜索能力和收敛速度有所提高，缩短了设计周期，在汽车转向***优化设计领域具有一定的参考价值。
附图说明
图1为本发明电液主动转向***的原理结构框图；
图2为本发明电液主动转向***学科分解及子***目标示意图；
图3为本发明多学科优化方法流程图；
图中，1-方向盘，2-转角传感器，3-转向轴，4-转矩传感器，5-减速机构，6-循环球转向器，7-转向直拉杆，8-转向梯形，9-车轮，10-比例换向阀，11-液压泵，12-液压泵驱动电机，13-储油罐，14-直拉杆，15-液压缸，16-活塞，17-转向摇臂，18-ECU，19-助力电机，a-转角信号，b-转矩信号，c-助力电机控制信号，d-比例换向阀控制信号，e-液压泵电机电机控制信号，f-车速信号，g-横摆角速度信号。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1、图2所示，本发明一种电液主动转向***，包括：机械传动模块、电动助力模块、液压变传动模块及控制模块；
所述的机械传动模块包括依次连接的方向盘1、转向轴3、循环球转向器6、转向摇臂17、转向直拉杆7、转向梯形8及车轮9；
所述转向直拉杆7包括液压缸15、活塞16、直拉杆14；
所述液压缸15的外壳通过转向摇臂17与循环球转向器6输出端固定连接，外壳上开设有进油口和出油口；所述活塞16装配在上述液压缸15内，活塞16两端固定安装直拉杆14，直拉杆14后端连接转向梯形8及车轮9；
所述的电动助力模块包括助力电机19及减速机构5；所述减速机构5安装在机械传动模块转向轴3上，所述助力电机19输出的转矩经减速机构5作用，通过转向轴3传递至循环球转向器；
所述的液压变传动模块包括储油罐13、液压泵驱动电机12、液压泵11及比例换向阀10；
所述液压泵驱动电机12连接液压泵11，储油罐13中的低压油经液压泵作用后转换为高压油并流向比例换向阀10；
所述比例换向阀分配高压油方向和流量大小，通过油管和上述液压缸15相通，改变活塞两侧的压力大小，驱动活塞16相对液压缸15运动；
所述的控制模块包括ECU及与之电气连接的转角传感器2、转矩传感器4、车速传感器、横摆角速度传感器；
所述转角传感器安装在方向盘上，转矩传感器安装在转向轴上；
所述ECU接收驾驶员输入的方向盘转角信号a、转矩信号b以及汽车行驶过程中的车速信号f和横摆角速度信号g，经过计算输出三个控制信号：助力电机控制信号c，液压泵电机电机控制信号e，比例换向阀控制信号d，分别驱动助力电机、液压泵驱动电机和比例换向阀工作。
参照图3所示，本发明的一种电液主动转向***的多学科优化方法，其基于上述电液主动转向***，包括如下步骤：
1.根据多学科分解理论，对电液主动转向***进行多学科分解，并对分解出的子***建立相应目标；***级为汽车动力学，子***包括：子***一：结构轻量化；子***二：能量消耗；子***三：振动和噪声；各个子***之间耦合在一起，综合影响电液主动转向***性能；
***级以转向路感和转向灵敏度为评价指标；子***一从减轻汽车质量角度，对转向***进行轻量化设计；子***二考虑电机能量消耗、液压泵能量消耗，对转向***进行节能设计；子***三分析方向盘模态、转向轴的弯曲模态和扭转模态，减轻转向***振动和噪声；
2.建立学科模型，通过分析子***之间参数耦合关系，确定设计变量为：液压泵长轴半径R、助力电机转动惯量Jm、减速机构传动比N、转向轴刚度K、直拉杆质量M、比例换向阀等效阻尼系数B；
2.1建立结构轻量化子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000081
2.2建立能量消耗子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000091
2.3建立振动和噪声子***优化模型：
Figure GDA0002466905150000092
3.DOE设计：通过DOE试验设计方法，制定电液主动转向***试验方案，在设计变量变化的范围内均匀选择N1组设计样本；
采用高性能电子拉力试验机，考虑材料应力、延伸率、抗拉强度、弹性模量的特性，对直拉杆采用的钢材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离及撕裂的试验，获取材料力学性能的基础数据，用于试验方案的制定；
4.对子***进行仿真分析，并采用自适应模拟退火算法对分解出的各子学科进行子***级优化设计，根据得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围；
子***级优化采用自适应模拟退火算法，步骤包括：
4.1算法参数初始化：
定义终止状态参数Fend，温度变更次数k，子领域数量为N，内循环参数j，温度参数Tk，终止值F0，领域搜索次数Lk，降温系数s，终止检验条件ε；
Figure GDA0002466905150000093
表示在温度Tk下第j个领域的搜索次数，
Figure GDA0002466905150000094
表示在温度Tk下第j个领域的更新移动次数,
Figure GDA0002466905150000095
表示在温度Tk下第j个领域的允许移动次数；参数的初始值设定为：
Figure GDA0002466905150000101
4.2对每一领域j∈N进行领域搜索求解：
4.2.1设初始解集为S0，产生初始解xk∈S0，令xs＝xk∈S0；产生初始领域解x∈N(xk)，计算E1＝f(x)-f(xk)；E2＝f(x)-f(xs)；若E1＜0，则
Figure GDA0002466905150000102
若E2＜0，则xs＝xk；否则，若exp(-E1/Tk)＞random(0,1)，则xk＝x，
Figure GDA0002466905150000103
4.2.2若
Figure GDA0002466905150000104
则
Figure GDA0002466905150000105
重复步骤4.2.1，产生新的领域解；
4.2.3若所有领域搜索完毕(j≥|N|)，转步骤4.3；否则，j＝j+1，转步骤4.2.2。
4.3算法终止判定：
4.3.1
Figure GDA0002466905150000106
Fend＝Fend+1；
4.3.2如果Fend＞F0算法就会终止，从而输出解xs；否则转步骤4.4；
4.4参数自适应控制：
4.4.1计算模拟退火温度控制系数：
Figure GDA0002466905150000107
4.4.2计算实际退火温度：
Figure GDA0002466905150000108
其中，开关温度为：
Figure GDA0002466905150000109
4.4.3计算搜索的次数和领域搜索强度；
Figure GDA00024669051500001010
4.4.4令k＝k+1，转步骤4.2。
5.加载仿真数据，采用三阶多项式拟合，并构建子***所考察的目标响应量对应的响应面模型；输入参数为N1组设计样本经过子***优化的仿真结果，输出参数为N1组电液主动转向***对应的设计变量数值；
采用三阶响应面模型表达式如下：
Figure GDA0002466905150000111
式中：x为输入变量，y为响应值，b为根据Kriging插值法得到的回归系数。
6.对拟合出的响应面模型进行精度检验，计算多元相关系数R2和相对均方根误差RMSE作为响应面精度验证的准则，若计算结果满足多元相关系数大于0.96，相对均方根误差小于0.2，则执行下一步骤7，否则返回步骤5；
计算公式为：
Figure GDA0002466905150000112
其中，N1为试验设计域内样本数量，ki为仿真得到的真实响应值，
Figure GDA0002466905150000113
为真实响应值的平均值，
Figure GDA0002466905150000114
为响应面预测值，RMSE表示响应面的精度，Qc为样本回归偏差平方和，Qs为样本总偏差平方和；
7.***级多学科优化
根据子***级优化得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围，***级优化目标考察汽车动力学，保证汽车行驶过程中的转向灵敏度和驾驶员操作路感，设定约束条件，并采用NSGA-Ⅱ算法对***级多目标优化设计；
Figure GDA0002466905150000115
其中，G1(X)为转向路感，G2(X)为转向灵敏度，采用频域能量衡量目标函数大小，表达式如下：
Figure GDA0002466905150000116
Figure GDA0002466905150000117
式中：ω0为路面有效信息频率，Th为转向输入力矩，Tr为转向阻力，ωr为横摆角速度，θh为转向盘转角，Th、ωr为设计变量R,Jm,N,K,M,B耦合在一起的函数；
NSGA-Ⅱ算法包含虚拟适应度函数的选择；计算虚拟适应度具体步骤如下：
7.1设定初始种群中位于同一层的个体之间距离：L(i)d＝0；
7.2对位于同一层的个体，设m＝1对应转向路感目标函数G1(X)，m＝2对应转向灵敏度目标函数G2(X)，根据第m个目标函数计算出对应的函数值并进行升序排列：L＝sort(L,m)；
7.3给定一个大数L[0]d＝L[i]d＝Max，使经过排序后边缘上的个体具有选择优势；
7.4对排序后处于中间位置的中间的个体，求每个个体与同层相邻两个体之间的局部拥挤距离L[i]d＝L[i]d+L[i+1]m-L[i+1]m；
7.5针对转向路感和转向灵敏度两个目标函数，按照预设的种群繁殖代数重复步骤7.2-7.4，局部拥挤度大的个体作为最优个体予以保留，剔除其余个体。
8.根据***优化结果，选择满意解，若满足条件，则输出优化设计最佳参数，否则返回步骤3。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，基于电液主动转向***，***包括：机械传动模块、电动助力模块、液压变传动模块及控制模块；
所述的机械传动模块包括依次连接的方向盘、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向梯形及车轮；
所述转向直拉杆包括液压缸、活塞、直拉杆；
所述液压缸的外壳通过转向摇臂与循环球转向器输出端固定连接，外壳上开设有进油口和出油口；所述活塞装配在上述液压缸内，活塞两端固定安装直拉杆，直拉杆后端连接转向梯形及车轮；
所述的电动助力模块包括助力电机及减速机构；所述减速机构安装在机械传动模块转向轴上，所述助力电机输出的转矩经减速机构作用，通过转向轴传递至循环球转向器；
所述的液压变传动模块包括储油罐、液压泵驱动电机、液压泵及比例换向阀；
所述液压泵驱动电机连接液压泵，储油罐中的低压油经液压泵作用后转换为高压油并流向比例换向阀；
所述比例换向阀分配高压油方向和流量大小，通过油管和上述液压缸相通，改变活塞两侧的压力大小，驱动活塞相对液压缸运动；
所述的控制模块包括ECU及与之电气连接的转角传感器、转矩传感器、车速传感器、横摆角速度传感器；
所述转角传感器安装在方向盘上，转矩传感器安装在转向轴上；
所述ECU接收驾驶员输入的方向盘转角信号、转矩信号以及汽车行驶过程中的车速信号和横摆角速度信号，经过计算输出三个控制信号，分别驱动助力电机、液压泵驱动电机和比例换向阀工作；
所述方法包括如下步骤：
1)根据多学科分解理论，对电液主动转向***进行多学科分解，并对分解出的子***建立相应目标；***级为汽车动力学，子***包括：子***一：结构轻量化；子***二：能量消耗；子***三：振动和噪声；各个子***之间耦合在一起，综合影响电液主动转向***性能；
***级以转向路感和转向灵敏度为评价指标；子***一从减轻汽车质量角度，对转向***进行轻量化设计；子***二考虑电机能量消耗、液压泵能量消耗，对转向***进行节能设计；子***三分析方向盘模态、转向轴的弯曲模态和扭转模态，减轻转向***振动和噪声；
2)建立学科模型：通过分析子***之间参数耦合关系，确定设计变量为：液压泵长轴半径R、助力电机转动惯量Jm、减速机构传动比N、转向轴刚度K、直拉杆质量M、比例换向阀等效阻尼系数B；根据子***约束条件和对应的目标，分别建立三个子***的学科优化模型；
3)DOE设计：通过DOE试验设计方法，制定电液主动转向***试验方案，在设计变量变化的范围内均匀选择N1组设计样本；
4)对子***进行仿真分析，并采用自适应模拟退火算法对分解出的各子学科进行子***级优化设计，根据得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围；
5)加载仿真数据，采用三阶多项式拟合，并构建子***所考察的目标响应量对应的响应面模型；输入参数为N1组设计样本经过子***优化的仿真结果，输出参数为N1组电液主动转向***对应的设计变量数值；
6)对拟合出的响应面模型进行精度检验，计算多元相关系数R2和相对均方根误差RMSE作为响应面精度验证的准则，若计算结果满足多元相关系数大于0.96，相对均方根误差小于0.2，则执行下一步骤7)，否则返回步骤5)；
计算公式为：
Figure FDA0002474330640000021
其中，N1为试验设计域内样本数量，ki为仿真得到的真实响应值，
Figure FDA0002474330640000022
为真实响应值的平均值，
Figure FDA0002474330640000023
为响应面预测值，RMSE表示响应面的精度，Qc为样本回归偏差平方和，Qs为样本总偏差平方和；
7)***级多学科优化
根据子***级优化得到的结果，设计***级优化模型的优化变量初始值和取值范围，***级优化目标考察汽车动力学，保证汽车行驶过程中的转向灵敏度和驾驶员操作路感，设定约束条件，并采用NSGA-Ⅱ算法对***级多目标优化设计；
8)根据***优化结果，选择满意解，若满足条件，则输出优化设计最佳参数，否则返回步骤3)。
2.根据权利要求1所述的电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤2)建立的三个子***的学科优化模型为：
2.1)建立结构轻量化子***优化模型：
Figure FDA0002474330640000031
2.2)建立能量消耗子***优化模型：
Figure FDA0002474330640000032
2.3)建立振动和噪声子***优化模型：
Figure FDA0002474330640000033
3.根据权利要求1所述的电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤3)制定***试验方案时，考虑材料应力、延伸率、抗拉强度、弹性模量的特性，采用高性能电子拉力试验机，对直拉杆进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离及撕裂的试验，获取直拉杆材料力学性能基础数据。
4.根据权利要求1所述的电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤4)中子***级优化采用自适应模拟退火算法，步骤包括：
4.1)算法参数初始化：
定义终止状态参数Fend，温度变更次数k，子领域数量为N，内循环参数j，温度参数Tk，终止值F0，领域搜索次数Lk，降温系数s，终止检验条件ε；
Figure FDA0002474330640000041
表示在温度Tk下第j个领域的搜索次数，
Figure FDA0002474330640000042
表示在温度Tk下第j个领域的更新移动次数,
Figure FDA0002474330640000043
表示在温度Tk下第j个领域的允许移动次数；参数的初始值设定为：
Figure FDA0002474330640000044
4.2)对每一领域j∈N进行领域搜索求解：
4.2.1)设初始解集为S0，产生初始解xk∈S0，令xs＝xk∈S0；产生初始领域解x∈N(xk)，计算E1＝f(x)-f(xk)；E2＝f(x)-f(xs)；若E1＜0，则
Figure FDA0002474330640000045
若E2＜0，则xs＝xk；否则，若exp(-E1/Tk)＞random(0,1)，则xk＝x，
Figure FDA0002474330640000046
4.2.2)若
Figure FDA0002474330640000047
则
Figure FDA0002474330640000048
重复步骤4.2.1)，产生新的领域解；
4.2.3)若所有领域搜索完毕(j≥|N|)，转步骤4.3)；否则，j＝j+1，转步骤4.2.2)；
4.3)算法终止判定：
4.3.1)
Figure FDA0002474330640000049
Fend＝Fend+1；
4.3.2)如果Fend＞F0算法就会终止，从而输出解xs；否则转步骤4.4)；
4.4)参数自适应控制：
4.4.1)计算模拟退火温度控制系数：
Figure FDA00024743306400000410
4.4.2)计算实际退火温度：
Figure FDA00024743306400000411
其中，开关温度控制函数为：
Figure FDA00024743306400000412
4.4.3)计算搜索的次数和领域搜索强度；
Figure FDA0002474330640000051
4.4.4)令k＝k+1，转步骤4.2)。
5.根据权利要求1所述的电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤7)建立的***级优化模型为：
Figure FDA0002474330640000052
其中，G1(X)为转向路感，G2(X)为转向灵敏度，采用频域能量衡量目标函数大小，表达式如下：
Figure FDA0002474330640000053
Figure FDA0002474330640000054
式中：ω0为路面有效信息频率，Th为转向输入力矩，Tr为转向阻力，ωr为横摆角速度，θh为转向盘转角，Th、ωr为设计变量R,Jm,N,K,M,B耦合在一起的函数。
6.根据权利要求5所述的电液主动转向***的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤7)中的NSGA-Ⅱ算法包含虚拟适应度函数的选择；计算虚拟适应度具体步骤如下：
7.1设定初始种群中位于同一层的个体之间距离：L(i)d＝0；
7.2对位于同一层的个体，设m＝1对应转向路感目标函数G1(X)，m＝2对应转向灵敏度目标函数G2(X)，根据第m个目标函数计算出对应的函数值并进行升序排列：L＝sort(L,m)；
7.3给定一个大数L[0]d＝L[i]d＝Max，使经过排序后边缘上的个体具有选择优势；
7.4对排序后处于中间位置的中间的个体，求每个个体与同层相邻两个体之间的局部拥挤距离L[i]d＝L[i]d+L[i+1]m-L[i+1]m；
7.5针对转向路感和转向灵敏度两个目标函数，按照预设的种群繁殖代数重复步骤7.2-7.4，局部拥挤度大的个体作为最优个体予以保留，剔除其余个体。
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