admin 发表于 2023-11-2 21:29:32

悬置系统匹配设计优化

function fmin=Mounting_System_OPT_Program(x)
%在整车坐标系下解耦,悬置点坐标均是在整车坐标系下
m=97.82 ;
m_x=   0.18 ; m_y=   0.10 ; m_z=   0.22 ;
Jxx=   2.29 ;Jxy=   0.28 ;Jxz=-0.06 ;
Jyx=   0.28 ;Jyy=   1.39 ;Jyz=-0.71 ;
Jzx=-0.06 ;Jzy=-0.71 ;Jzz=   2.87 ;
X_M1=   0.40 ;Y_M1=   0.04 ;Z_M1=   0.08 ;
X_M2=   0.17 ;Y_M2=   0.39 ;Z_M2=   0.09 ;
X_M3=-0.05 ;Y_M3=   0.02 ;Z_M3=-0.06 ;
X_M4=    NaN ;Y_M4=    NaN ;Z_M4=    NaN ;
K_M1_X=x(1);K_M1_Y=x(2);K_M1_Z=x(3);
K_M2_X=x(4);K_M2_Y=x(5);K_M2_Z=x(6);
K_M3_X=x(7);K_M3_Y=x(8);K_M3_Z=x(9);
K_M4_X=    NaN ;K_M4_Y=    NaN ;K_M4_Z=    NaN ;
ALFA_M1_u=   0.00 ;BETA_M1_u=   1.57 ;GAMA_M1_u=   1.57 ;
ALFA_M1_v=   1.57 ;BETA_M1_v=   0.00 ;GAMA_M1_v=   1.57 ;
ALFA_M1_w=   1.57 ;BETA_M1_w=   1.57 ;GAMA_M1_w=   0.00 ;
ALFA_M2_u=   0.00 ;BETA_M2_u=   1.57 ;GAMA_M2_u=   1.57 ;
ALFA_M2_v=   1.57 ;BETA_M2_v=   0.00 ;GAMA_M2_v=   1.57 ;
ALFA_M2_w=   1.57 ;BETA_M2_w=   1.57 ;GAMA_M2_w=   0.00 ;
ALFA_M3_u=   0.00 ;BETA_M3_u=   1.57 ;GAMA_M3_u=   1.57 ;
ALFA_M3_v=   1.57 ;BETA_M3_v=   0.00 ;GAMA_M3_v=   1.57 ;
ALFA_M3_w=   1.57 ;BETA_M3_w=   1.57 ;GAMA_M3_w=   0.00 ;
ALFA_M4_u=   0.00 ;BETA_M4_u=   1.57 ;GAMA_M4_u=   1.57 ;
ALFA_M4_v=   1.57 ;BETA_M4_v=   0.00 ;GAMA_M4_v=   1.57 ;
ALFA_M4_w=   1.57 ;BETA_M4_w=   1.57 ;GAMA_M4_w=   0.00 ;
%% 悬置系统模态计算主程序:
%在整车坐标系下进行解耦计算
%所有输入参数均是基于整车坐标系:1)质心位置 2)悬置点位置 3)动力总成惯量张量(需要考虑坐标系)
    %安装角矩阵Tj
    T_M1=[cos(ALFA_M1_u),cos(BETA_M1_u),cos(GAMA_M1_u);...
          cos(ALFA_M1_v),cos(BETA_M1_v),cos(GAMA_M1_v);...
          cos(ALFA_M1_w),cos(BETA_M1_w),cos(GAMA_M1_w)];
    T_M2=[cos(ALFA_M2_u),cos(BETA_M2_u),cos(GAMA_M2_u);...
          cos(ALFA_M2_v),cos(BETA_M2_v),cos(GAMA_M2_v);...
          cos(ALFA_M2_w),cos(BETA_M2_w),cos(GAMA_M2_w)];
    T_M3= [cos(ALFA_M3_u),        cos(BETA_M3_u), cos(GAMA_M3_u);...
         cos(ALFA_M3_v),        cos(BETA_M3_v), cos(GAMA_M3_v);...
         cos(ALFA_M3_w),        cos(BETA_M3_w), cos(GAMA_M3_w)];
    T_M4= [cos(ALFA_M4_u),        cos(BETA_M4_u), cos(GAMA_M4_u);...
         cos(ALFA_M4_v),        cos(BETA_M4_v), cos(GAMA_M4_v);...
         cos(ALFA_M4_w),        cos(BETA_M4_w), cos(GAMA_M4_w)];
    %参数输入完毕
    %%%%%%%%%%%====================%%%%%%%%%%
    %%%%%%%%%%%---能量表达式中的Fj和kj---%%%%%%%%%%
    % 刚体位移转换为 悬置的压缩量
    % 变化矩阵E
    %M1
    E_M1=[1,    0,0,0,            (Z_M1-m_z), -(Y_M1-m_y);...
          0,    1,0,-(Z_M1-m_z),    0,          (X_M1-m_x);...
          0,    0,1,(Y_M1-m_y),   -(X_M1-m_x),      0];
    %M2
    E_M2=[1,    0,0,0,            (Z_M2-m_z), -(Y_M2-m_y);...
          0,    1,0,-(Z_M2-m_z),    0,          (X_M2-m_x);...
          0,    0,1,(Y_M2-m_y),   -(X_M2-m_x),      0];
    %M3
    E_M3=[1,    0,0,0,            (Z_M3-m_z), -(Y_M3-m_y);...
         0,   1,0,-(Z_M3-m_z),    0,          (X_M3-m_x);...
         0,   0,1,(Y_M3-m_y),   -(X_M3-m_x),      0];
    %M4
    E_M4=[1,    0,0,0,            (Z_M4-m_z), -(Y_M4-m_y);...
         0,   1,0,-(Z_M4-m_z),    0,          (X_M4-m_x);...
         0,   0,1,(Y_M4-m_y),   -(X_M4-m_x),      0];
    %%%原 每个悬置的刚度矩阵
    k_M1=;
    k_M2=;
    k_M3=;
    k_M4=;
    %%%%%%%%%%%---振动方程中的M,D和K---%%%%%%%%%%
    % 质量矩阵
    M=[ m,0,0,0,0,0;...
      0,m,0,0,0,0;...
      0,0,m,0,0,0;...
      0,0,0,Jxx,-Jxy,-Jxz;...
      0,0,0,-Jyx,Jyy,-Jyz;...
      0,0,0,-Jzx,-Jzy,Jzz];
    % 刚度矩阵;
    if isnan(K_M4_Z) || K_M4_Z==0
      K=E_M1'*T_M1'*k_M1*T_M1*E_M1+...
            E_M2'*T_M2'*k_M2*T_M2*E_M2+...
            E_M3'*T_M3'*k_M3*T_M3*E_M3;
    else
      K=E_M1'*T_M1'*k_M1*T_M1*E_M1+...
            E_M2'*T_M2'*k_M2*T_M2*E_M2+...
            E_M3'*T_M3'*k_M3*T_M3*E_M3+...
            E_M4'*T_M4'*k_M4*T_M4*E_M4;
    end
    %%%%%%%%%%%%%---下面计算系统固有特性---%%%%%%%%%%%%%
    =eig(K,M);
    % 特征值 特征向量重新排序
    %按频率大小排序
    v=zeros(6,6);d=zeros(6,6);
    [~,ID]=sort(diag(d_t));
    for i=1:6
      d(i,i)=d_t(ID(i),ID(i));
      v(:,i)=v_t(:,ID(i));
    end
    %%%%%%%%%%%
    f=(sqrt(diag(d))/2/pi)';
    % 初始化能量变量
    ENERGY=zeros(6,6);EGEN=zeros(6,6);eper=zeros(1,6);
    for j=1:6 %第j阶固有频率振动
      for k=1:6 %第k个广义坐标
            for l=1:6
                ENERGY(k,l)=v(k,j)*M(k,l)*v(l,j);
            end
      end
      qq=sum(transpose(ENERGY));
      qqt=sum(qq);
      dig=qq/qqt;
      EGEN(:,j)=dig;
      ep1=max(dig);
      ep2=sum(dig);
      eper(j)=ep1/ep2*100;
    end
    EGEN=EGEN*100;
    %进行再次排序
    EGEN_S=zeros(6,6);
    f_S=zeros(1,6);
    %若出现两个分量均在某个方向上能量最大,则出现问题,需处理
    [~,d]=max(EGEN);
    issort_f=zeros(1,6);%保存是否排序,0代表未排序,1代表已排序
    for i=1:6
      [~,d]=sort(EGEN(:,i),'descend');%逐列选择最大值进行排序
      for j=1:6
            if~issort_f(d(j))
                f_S(1,d(j))=f(i);
                EGEN_S(:,d(j))=EGEN(:,i);
                issort_f(d(j))=1;
                break;
            end
      end
    end
    %上述排序为按能量排序,则f_S为排完序的模态频率
   
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % 频率间隔不设置权重因子
    f_Bounce_Roll_Seperation=2;
    f_Bounce=f_S(3);
    f_Roll=f_S(4);
    fmin_Bounce_Roll_Sep=0;
    f_Seperation=abs(f_Bounce-f_Roll);
    if f_Seperation<=f_Bounce_Roll_Seperation
      fmin_Bounce_Roll_Sep=10^(10*(1-f_Seperation/f_Bounce_Roll_Seperation));
    end
    %模态频率间要求
    f_All_Seperation=1;
    f_sort=sort(f_S);%频率排序
    % 依次整理并增加惩罚因子,10%--10倍,20%对应100倍
    fmin_Seperation=0;
    for i=1:5
      if abs(f_sort(i)-f_sort(i+1))<1
            fmin_Sep_tmp=10^(10*(1-abs(f_sort(i)-f_sort(i+1))/f_All_Seperation));
            fmin_Seperation=fmin_Seperation+fmin_Sep_tmp;
      end
    end
%定义目标函数,fmin_str(ij),i为两种约束函数,j为约束变量,如roll
fmin=0;
fmin_str11=-1*sign(EGEN_S(1,1)-80)*(abs(EGEN_S(1,1)-80))*0.1*1/100;
if f_S(1)<=20 && f_S(1)>=5
fmin_str21=0;
elseif f_S(1)>=20;
fmin_str21=abs(f_S(1)-20)*0.1;
elseif f_S(1)<=5;
fmin_str21=abs( f_S(1)-5)*0.1;
end
fmin_1=fmin_str11+fmin_str21;
fmin=fmin+fmin_1;
fmin_str12=-1*sign(EGEN_S(2,2)-80)*(abs(EGEN_S(2,2)-80))*0.1*1/100;
if f_S(2)<=15 && f_S(2)>=5
fmin_str22=0;
elseif f_S(2)>=15;
fmin_str22=abs(f_S(2)-15)*0.1;
elseif f_S(2)<=5;
fmin_str22=abs( f_S(2)-5)*0.1;
end
fmin_2=fmin_str12+fmin_str22;
fmin=fmin+fmin_2;
fmin_str13=-1*sign(EGEN_S(3,3)-90)*(abs(EGEN_S(3,3)-90))*0.8*1/100;
if f_S(3)<=20 && f_S(3)>=8
fmin_str23=0;
elseif f_S(3)>=20;
fmin_str23=abs(f_S(3)-20)*1000;
elseif f_S(3)<=8;
fmin_str23=abs( f_S(3)-8)*1000;
end
fmin_3=fmin_str13+fmin_str23;
fmin=fmin+fmin_3;
fmin_str14=-1*sign(EGEN_S(4,4)-80)*(abs(EGEN_S(4,4)-80))*0.8*1/100;
if f_S(4)<=50 && f_S(4)>=30
fmin_str24=0;
elseif f_S(4)>=50;
fmin_str24=abs(f_S(4)-50)*0.1;
elseif f_S(4)<=30;
fmin_str24=abs( f_S(4)-30)*0.1;
end
fmin_4=fmin_str14+fmin_str24;
fmin=fmin+fmin_4;
fmin_str15=-1*sign(EGEN_S(5,5)-85)*(abs(EGEN_S(5,5)-85))*1*1/100;
if f_S(5)<=70 && f_S(5)>=30
fmin_str25=0;
elseif f_S(5)>=70;
fmin_str25=abs(f_S(5)-70)*10;
elseif f_S(5)<=30;
fmin_str25=abs( f_S(5)-30)*10;
end
fmin_5=fmin_str15+fmin_str25;
fmin=fmin+fmin_5;
fmin_str16=-1*sign(EGEN_S(6,6)-80)*(abs(EGEN_S(6,6)-80))*0.1*1/100;
if f_S(6)<=50 && f_S(6)>=30
fmin_str26=0;
elseif f_S(6)>=50;
fmin_str26=abs(f_S(6)-50)*0.1;
elseif f_S(6)<=30;
fmin_str26=abs( f_S(6)-30)*0.1;
end
fmin_6=fmin_str16+fmin_str26;
fmin=fmin+fmin_6;
end
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