基因演算法於车辆悬吊系统最佳化之应用.PDFVIP

美和技術學院學報 第二十六卷第一期 民國九十六年 Journal of Meiho Institute of Technology, Vol.26 No.1 pp.173~188 基因演算法於車輛懸吊系統最佳化之應用 林筱增 、曹永智 、陳炳英 摘要 本研究係利用基因演算法（GA ）進行車輛懸吊系統最佳化，具體而言是搜 尋 M998 悍馬車懸吊系統最佳主動控制參數及被動元件參數。主要研究內容包 括三部份：第一部份是搜尋最佳主動控制參數，第二部份是搜尋最佳被動元件 參數，第三部份是依第二部份所找到的最佳被動元件參數來搜尋最佳主動控制 參數。電腦模擬分析結果顯示，最佳主動懸吊系統之舒適性可改善 20﹪、操控 性僅稍微惡化 0.7﹪；與被動式懸吊系統比較，顯示利用主動式懸吊系統可明顯 改善車輛之舒適性、操控性及懸吊系統工作行程。 關鍵字：悍馬車、懸吊系統參數、基因演算法 美和技術學院資訊管理系副教授兼系主任 中山科學研究院第二研究所助理研究員 聯合後勤學校實習工廠廠長 173 美和技術學院學報 第二十六卷第一期 民國九十六年 壹、前言 車輛是現代生活中不可或缺的交通工具，隨著科技發展與生活素質的提 昇，人們對於駕駛的舒適性與操控性的性能要求也越來越高，軍用車輛更是如 此。 M998 悍馬車為目前我國軍運用最廣泛的輪型車輛，其特性為機動性強、 操控性佳、適合行駛於各種崎嶇難行的路面，缺點是舒適性不佳，而舒適性不 佳是導致駕駛疲勞的重要因素之一，疲勞駕駛對安全性有莫大傷害，本文希藉 由主動式懸吊系統之研究，驗證在不犧牲操控性能模式之前提下，增進車輛舒 適性能，並提昇駕駛安全，並作為未來國內車輛研改與自行研發之參考與依據。 貳、文獻回顧與研究方法 傳統的車輛懸吊系統為被動式懸吊系統，係藉由承載車身質量（sprung mass ）與非承載車身質量（unsprung mass ）間之阻尼與彈簧來隔絕路面對車體 所造成之振動干擾，這種設計最不利之處，就是其性能將受事先選定之阻尼比 和彈簧係數之限制，懸吊系統僅能藉由彈簧和阻尼來儲存和消散能量，故在車 輛動態反應上無法很有彈性的變化及適時調整。 近年來，由於微機電系統（微型感測器、微型致動器和電子處理元件）的 發展日趨成熟，這些元件整合在一起再藉由特殊的控制方式，實現主動式懸吊 系統的可能性大幅提高，因而主動式懸吊系統的發展在車輛設計上已扮演越來 越重要之角色，吾人期待未來能運用於 M998 悍馬車懸吊系統，在不降低操控 性能及車體與輪軸工作行程狀況下，能有效提昇其舒適性。 張一屏（ 1998）曾以實驗設計怯，統計分析車輛懸吊系統雙自由度車輛模 式之乘適性能，建立四個不同輸入因素個別參數之交互影響關係，再配合最佳 化分析，以求取乘適性能最佳化所對應之輸入設計參數，以有效解決車輛乘適 性能系統性能參數交互影響關係評估之困擾。 為了達成提昇舒適性和操控性的目的，主動式懸吊系統之控制的模式扮演 了非常重要的角色，1997 年 Tsao （1997） 提出了力量消除之概念，其意係將 承載車身質量與非承載車身質量間之作用力隔絕，並運用虛擬阻尼（virtual damper ）和天勾阻尼（skyhook damper ）觀念來降低輪胎的變形和承載車身質 量的加速度，藉以提昇舒適性和操控性。運用力量消除控制模式的設計，可以 將承載車身質量與非承載車身質量相互之間的干擾隔絕，而成穩定狀態，此種 控制模式的觀念是將承載車身質量的運動視為剛體運動，並視承載車身質量是 由天勾阻尼和天勾彈簧所支撐，而虛擬阻尼亦可對非承載車身質量的干擾隔 絕，亦成穩定狀態。 林豐澤（2005 ）指出演化式計算係一個通用名詞，泛指以達爾文進化論為 174