专利名称：一种用于汽车正碰安全性的多目标可靠性优化技术的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车安全性领域，涉及一种评估汽车碰撞安全的多目标优化技术。
背景技术：
目前应用于汽车碰撞的多目标优化技术大部分针对确定性问题。然而，在实际生产过程中，机床的加工精度会使材料的厚度在给定值附近一定的范围内上下变动；材料的密度和弹性模量等参数会因为后期的时效处理等发生一定的波动。这些参数的不确定性会对汽车碰撞安全性产生一定的波动，存在失效的风险，所以要对其加以研究以达到降低乘员受到伤害的目的。目前，所有已公开的关于汽车安全性的专利，包括=201010278653. 8基于多目标的群闸自动调度系统、201010612706. 5 —种基于多目标遗传算法的烧结布料过程 优化控制方法、201010588233. X实现汽车仪表板结构系统多学科多目标优化的方法、200810057374. I基于遗传算法的企业过程模型多目标参数优化方法、201110274848. X基于多目标优化算法的无源滤波器参数设计方法、200810225585. I车辆多目标协调式自适应巡航控制性能的数学量化方法、201010208660. O基于多目标优化的松动件定位方法、201010534734. X混合型多目标优化组播拥塞控制方法、201110049025. 7 一种工业无线传感器网络多目标最优部署的方法等，都是关于多目标优化应用于各个领域的专利，但目前还没有关于汽车碰撞的多目标优化方法的专利。本发明针对汽车中不确定性参数存在的问题，利用多目标优化技术，建立了一种基于椭球凸模型评估汽车碰撞安全的方法。
发明内容
本发明针对目前应用于汽车碰撞的多目标优化技术的不足，提出一种基于椭球凸模型的可靠性约束处理技术。该技术考虑了汽车零部件在几何尺寸及材料等参数的不确定性，运用椭球凸模型对不确定参数进行描述，并利用基于体积比的可靠性指标求解方法处理多目标模型中的约束函数；同时基于响应面法建立了近似模型。通过多目标优化技术分析汽车碰撞中结构不确定参数对安全性产生的影响，提高乘员的乘坐安全性。本发明考虑了汽车制造中不确定因素的存在，例如材料参数的不确定性，结构几何尺寸的不确定性等方面，为解决不确定因素对汽车碰撞安全性能产生波动的问题，在此提出一种基于椭球凸模型的多目标优化方法。此方法的建立步骤如下步骤I、首先对汽车制造中存在的不确定参数分布情况进行描述，利用区间模型来描述多目标优化问题中的决策变量；利用椭球凸模型来描述多目标优化问题中的不确定性变量。椭球凸模型构造优势在于只需要不确定参数的上下界，而不要求其内部结构，具有较强的适用性和实用性。步骤2、利用拉丁超立方抽样进行样本点的采集，拉丁超立方抽样对样本数量的节省非常显著。利用响应面技术构造多目标优化的目标函数和约束函数。步骤3、进行多目标优化运算。由多目标优化算法随机产生N个设计向量个体Xi (i=1,2, ...，N)。步骤4、对于每一个设计向量个体Xi，采用区间分析方法计算目标函数的上下界。将目标函数在不确定性变量U的中点进行泰勒展开，忽略高阶项可得
权利要求
1.一种提高汽车碰撞安全的多目标优化方法，包括如下步骤 步骤I、首先对汽车制造中存在的不确定参数分布情况进行描述，利用区间模型来描述多目标优化问题中的决策变量；利用椭球凸模型来描述多目标优化问题中的不确定性变量; 步骤2、利用拉丁超立方抽样进行样本点的采集；利用响应面技术构造多目标优化的目标函数和约束函数； 步骤3、进行多目标优化运算，由多目标优化算法随机产生N个设计向量个体Xi (i =1,2, - ,N)； 步骤4、对于每一个设计向量个体Xi,采用区间分析方法计算目标函数的上下界； 步骤5、对于每一个设计向量个体Xi,采用椭球分析方法计算由约束函数转化成的极限状态方程的可靠性指标； 步骤6、把求得的可靠性指标与给定值作比较，得到每一代的非劣解； 步骤7、若达到终止条件则终止计算，输出Pareto最优解集；否则进行下一步迭代，直至达到终止条件。
2.如权利要求I所述的方法，其中步骤4还包括 将目标函数在不确定性变量U的中点进行泰勒展开，忽略高阶项可得 式中，fi(X，U)为目标函数，X为η维设计向量；U为q维不确定向量，其不确定性区间的上下界分别为Uk和U、 将上式进行自然区间扩展，便可获得目标函数的上下界
3.如权利要求I或2所述的方法，其中步骤5还包括 (a)、假设汽车结构中存在η个不确定性参数，即Y1, Y2, - ,Yn,以F/表示不确定参数Yi的波动区间，P为 };二 {}；|(γ_γ0)τ G(Y-Y0)=Slj 上标I、L和R分别代表区间、下边界和上边界，G为ηΧη的正定矩阵，Y0为椭球中心点；不确定参数Yi的中点Jf和方差O(If)定义如下 这里IT是区间片的半径； 定义不确定变量间的相关系数为Covai, Yj)，即
4.如权利要求3所述的方法，其中步骤5还包括 (b)、将y空间中的不确定参数Y转化为t空间中的标准变量T
5.如权利要求4所述的方法，其中步骤5还包括 (C)、不确定参数的椭球凸模型表达式如下
6.如权利要求5所述的方法，其中步骤5还包括 (d)、标准变量T的协方差矩阵的任意元素可表示为，椭圆凸模型可以表述为
7.如权利要求6所述的方法，其中步骤5还包括 (e)、假设汽车结构关于不确定参数的响应函数为g(X)，汽车结构需满足的设计要求为g⑴>m，即要保证汽车结构不失效，需m-g (X) < O ;定义汽车结构的功能函数为G (X) = m-g (X) < O 式中X = (XliX2,…Xn)通过建立椭球凸模型表达式进行描述；m是结构设计中满足功能所需目标值。
8.如权利要求7所述的方法，其中步骤5还包括 (f)、建立如下优化问题求解基于椭球模型的碰撞安全的可靠性指标
9.如权利要求1-8之一所述的方法，其中所述步骤I包括 选取汽车的防撞钢梁(5)、前纵梁(6)、前纵梁盖板(7)和加强板(8)的厚度作为优化的决策变量；选取前纵梁(6)和盖板(7)的密度和弹性模量作为不确定性变量，利用椭球模型来描述。
10.如权利要求1-8之一所述的方法，其中所述步骤2包括 根据汽车正面碰撞中对乘务员安全的影响选取转向器侵入量和B柱处的加速度作为优化的目标函数； 选择防撞钢梁(5)的吸能作为优化模型的约束函数。
全文摘要
本发明公开了一种用于汽车正碰安全性的多目标可靠性优化技术。该技术考虑了汽车零部件在几何尺寸及材料等参数的不确定性，运用椭球凸模型对不确定参数进行描述，并利用基于体积比的可靠性指标求解方法处理多目标模型中的约束函数；同时基于响应面法建立了近似模型。通过多目标优化技术分析汽车碰撞中结构不确定参数对安全性产生的影响，提高乘员的乘坐安全性。
文档编号G06F19/00GK102945327SQ201210475219
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者姜潮, 钟云锋, 韩旭 申请人:湖南大学