基于matlab平台的汽车传动系匹配多目标优化研究

刘林，周萍，王贺喜
（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）
[ 摘要 ] 考虑动力性、经济性和排放性等三种汽车基本性能，提出了采用加权因子法综合以上三种性能的
汽车动力系统匹配优化的评价方法，确定了各参数因子及权系数数值。利用 GT—drive 软件对某车型搭建
了仿真模型，基于 MATLAB 优化函数求出了动力传动系优化参数的最优解。通过某车仿真结果与实验数
第 58 卷 第 1 期 Vol. 58 No. 1
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
2020 年 1 月 January 2020
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2020.01.024
基于 MATLAB 平台的汽车传动系匹配多目标优化研究
据对比分析，说明了所建模型的精确度。将优化前后匹配参数的仿真结果对比，得出采用此法，汽车综合
性能有所提高的结论。
[ 关键词 ] 匹配优化；综合评价方法；动力传动系；排放性
[ 中图分类号 ] U463.2 [ 文献标识码 ] A
[ 文章编号 ] 1673-3142(2020)01-0101-04
Research on Multi-objective Optimization of Automobile Transmission System Matching Based on MATLAB Platform
理匹配传动系各挡速比能使汽车实际驱动力趋近
于理想驱动力，即驱动力损失最小。
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农业装备与车辆工程
2020 年
Ft Ftmax
理想驱动力
0 va1 va2 va3
vamax va
图 1 汽车理想的驱动力与实际的驱动力曲线图
Fig.1 Actual driving force and ideal
1 建立数学模型
现有的动力传动系匹配评价指标仅基于汽车 的动力性和经济性 , 而这些只是汽车的基本性能 指标，并不能全面体现汽车动力总成的匹配程度， 并且忽略了有害气体排放量与传动系匹配有关。 因此，这里提出了综合排放性的汽车动力传动系 匹配方法 , 加权处理汽车驱动功率利用率、有效
收稿日期 : 2018-12-04 修回日期 : 2018-12-14
Liu Lin, Zhou Ping, Wang Hexi (School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) [Abstract] Considering the three kinds of basic performances of vehicles, such as power, economy and emissions, a comprehensive evaluation method for vehicle dynamic system matching optimization using weighting factor method is proposed, and the parameter factors and weight coefficients are determined. The GT-drive software is used to build a simulation model for a certain vehicle. The optimal solution of the powertrain optimization parameters is obtained based on the MATLAB optimization function. The accuracy of the model is illustrated by comparing the simulation results of a vehicle with the experimental data. By comparing the simulation results of the matching parameters before and after optimization, it is concluded that the comprehensive performance of the car is improved by this method. [Key words] matching optimization; comprehensive evaluation method; power train; emission
效率利用率以及多工况循环试验排放因子 , 从而
获得一个评价值。
1.1 选取需优化的变量
对汽车传动系统而言，当发动机等其他条件
一定时 , 传动系统匹配参数的选择在一定程度上
决定汽车动力传动系统基本性能的好坏 , 因此设
计变量选择主减速比和各挡速比共 6 个参数，其
向量表达式为
X = [ i0，ig1，ig2，ig3，ig4，ig5]
0 引言
环境问题和能源危机促使人们对整车动力总 成提出越来越高的要求。电动汽车虽然在使用清 洁能源和零排放上具有优势，但因关键技术不成 熟、开发成本高，所以占据主导地位的依然是传 统燃油车。传动系统匹配参数的选择在一定程度 上决定汽车动力传动系统基本性能的好坏 [1]。
本文综合考虑了动力性、经济性和排放性等 3 种汽车基本性能，对汽车动力系统匹配参数进 行了优化，达到了改善汽车综合性能的效果。
(1)
式中：ig1，ig2，ig3，ig4，ig5——5 个挡位的速比；i0——主减速比。1.2 建立目标函数
1.2.1 动力性分目标函数
驱动力是由汽车发动机产生的转矩，经传动
系统传至驱动轮上的。汽车各挡的驱动力 Ft 如 图１所示。汽车实际驱动力曲线为双曲线，曲线
上方是汽车因功率限制不能到达的区域，阴影部 分是驱动力的损失 [4]。当前进挡位数不变时，合