一种液力偶合器的外特性建模方法及装置、存储介质与流程

本申请涉及一种液力偶合器的外特性建模方法及装置、存储介质。

背景技术：

1、液力偶合器是一种柔性传动设备，以液体为工作介质，输入与输出之间没有直接的机械连接，将动力机与工作机隔离开来，具有柔性传动自动适应和隔离扭振、减缓冲击、过载保护的优点，因此在我国以柴油机为原动机的船舶推进系统中应用广泛。

2、在船舶动力装置稳、动态特性研究中，需要知道液力偶合器在任意工况下的扭矩特性，但厂家提供的试验特性图中，往往只包含几条100％充液率下的传递扭矩随转速比变化的特性曲线，缺失其余工况下的扭矩特性，因此在建模过程中需对其大量简化，影响建模的精确性和准确度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种液力偶合器的外特性建模方法及装置、存储介质，其能够解决现有技术中缺失其余工况下的扭矩特性，影响建模的精确性和准确度等问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种液力偶合器的外特性建模方法，包括以下步骤：

3、基于液力偶合器的结构参数和工作特性参数，构建全充液状态下的待仿真外特性的第一模型，第一模型包括多个待定系数；

4、获取全充液状态下的待仿真外特性的已知试验数据；

5、基于已知试验数据，通过遗传算法获取每个待定系数的最优值；

6、基于每个待定系数的最优值以及第一模型，获取全充液状态下的待仿真外特性的第二模型；

7、基于第二模型以及待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型，以通过目标模型表征液力偶合器在所有充液状态下的待仿真外特性。

8、在一些实施例中，多个待定系数包括c1、c2及c3，待仿真外特性包括传递扭矩，第一模型的表达式为：

9、

10、其中，mb为液力偶合器的传递扭矩，nb为液力偶合器的泵轮转速，i为液力偶合器的涡轮与液力偶合器的泵轮的转速比。

11、在一些实施例中，基于已知试验数据，通过遗传算法获取每个待定系数的最优值的步骤包括：

12、基于已知试验数据对种群初始化；

13、基于第一模型建立适应度函数；

14、基于适应度函数，获取种群的适应度值；

15、基于适应度值确定待定系数的最优值。

16、在一些实施例中，基于已知试验数据对种群初始化的步骤包括：

17、从已知试验数据中提取至少三组数据；

18、基于至少三组数据，获取待定系数的特定解；

19、基于待定系数的特定解对种群初始化。

20、在一些实施例中，基于至少三组数据，获取待定系数的特定解，包括：将至少三组数据分别代入第一模型的表达式形成至少三个等式；基于至少三个等式获取待定系数的特定解。

21、在一些实施例中，至少三组数据中的任意一组数据均包括：液力偶合器的涡轮与液力偶合器的泵轮的试验转速比和液力偶合器的试验传递扭矩；

22、任意两组相邻的数据中的液力偶合器的涡轮与液力偶合器的泵轮的试验转速比的差值均相等。

23、在一些实施例中，适应度函数的表达式为：

24、

25、式中，x、y、z分别对应待定系数的c1、c2及c3，x(i)对应已知试验数据中液力偶合器的涡轮与液力偶合器的泵轮的试验转速比，y(i)对应已知试验数据中液力偶合器的试验传递扭矩。

26、在一些实施例中，基于适应度值确定待定系数的最优值的步骤包括：

27、获取当前种群中的最小的适应度值对应的第一待定系数；

28、将第一待定系数代入第一模型，得到仿真曲线；

29、若仿真曲线与已知试验数据的误差率小于或等于误差率阈值，则确定当前种群的第一待定系数为待定系数的最优值；

30、若仿真曲线与已知试验数据的误差率大于误差率阈值，则增加迭代次数，对种群的个体进行选择、交叉、变异操作得到下一代种群，并基于适应度函数，获取下一代种群的适应度值，重新执行获取当前种群中的最小的适应度值对应的第一待定系数的步骤，直至仿真曲线与已知试验数据的误差率小于或等于误差率阈值。

31、在一些实施例中，仿真曲线与已知试验数据的误差率通过以下方式获取：

32、获取多个液力偶合器的涡轮与液力偶合器的泵轮的转速比下的仿真曲线上液力偶合器的传递扭矩与已知试验数据中的液力偶合器的试验传递扭矩的差值；

33、将差值与对应的已知试验数据中的液力偶合器的试验传递扭矩的比值，确定为仿真曲线与已知试验数据的误差率。

34、在一些实施例中，基于第二模型以及待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型的步骤，包括：

35、通过以下公式获取目标模型：

36、mq＝mbq

37、其中，mq为不同充液率下的液力偶合器的传递扭矩，q为液力偶合器的充液率。

38、为了解决上述问题，本发明提供了一种液力偶合器的外特性建模装置，包括：

39、第一模块，用于基于液力偶合器的结构参数和工作特性参数，构建全充液状态下的待仿真外特性的第一模型，第一模型包括多个待定系数；

40、第二模块，用于获取全充液状态下的待仿真外特性的已知试验数据；

41、第三模块，用于基于已知试验数据，通过遗传算法获取每个待定系数的最优值；

42、第四模块，用于基于每个待定系数的最优值以及第一模型，获取全充液状态下的待仿真外特性的第二模型；

43、第五模块，用于基于第二模型以及待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型，以通过目标模型表征液力偶合器在所有充液状态下的待仿真外特性。

44、为了解决上述问题，本发明提供了一种存储介质，存储介质中存储有多条指令，指令适于由处理器加载以执行如上的液力偶合器的外特性建模方法。

45、本发明的优点是：本发明的液力偶合器的外特性建模方法，包括基于液力偶合器的结构参数和工作特性参数，构建全充液状态下的待仿真外特性的第一模型，第一模型包括多个待定系数；获取全充液状态下的待仿真外特性的已知试验数据；基于已知试验数据，通过遗传算法获取每个待定系数的最优值；基于每个待定系数的最优值以及第一模型，获取全充液状态下的待仿真外特性的第二模型；基于第二模型以及待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型，以通过目标模型表征液力偶合器在所有充液状态下的待仿真外特性。本申请的液力偶合器的外特性建模方法具有良好的兼容性，可应用于不同型号的液力偶合器；建模方法简单，仅需要在软件界面中输入液力偶合器的生产厂家在出厂试验中所测得的部分充液率下的外特性的map图，即可获得其余充液率下的液力偶合器的外特性曲线，为后续动力装置仿真模型的建立提供依据；本申请将获得的液力偶合器外特性曲线导入推进机组的性能模型，即可获得相对精确的推进机组模型，在此基础上进行机组稳态、动态性能分析，可大大提高建模过程的准确度。

技术特征：

1.一种液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，多个所述待定系数包括c1、c2及c3，所述待仿真外特性包括传递扭矩，所述第一模型的表达式为：

3.根据权利要求2所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，基于所述已知试验数据，通过遗传算法获取每个所述待定系数的最优值的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，基于所述已知试验数据对种群初始化的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，基于所述至少三组数据，获取所述待定系数的特定解，包括：

6.根据权利要求4所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，所述至少三组数据中的任意一组数据均包括：所述液力偶合器的涡轮与所述液力偶合器的泵轮的试验转速比和所述液力偶合器的试验传递扭矩；

7.根据权利要求3所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，所述适应度函数的表达式为：

8.根据权利要求3所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，基于所述适应度值确定所述待定系数的最优值的步骤包括：

9.根据权利要求8所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，所述仿真曲线与所述已知试验数据的误差率通过以下方式获取：

10.根据权利要求2所述的液力偶合器的外特性建模方法，其特征在于，基于所述第二模型以及所述待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型的步骤，包括：

11.一种液力偶合器的外特性建模装置，其特征在于，包括：

12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如权利要求1至10中任一项所述的液力偶合器的外特性建模方法。

技术总结本发明涉及一种液力偶合器的外特性建模方法及装置、存储介质。液力偶合器的外特性建模方法包括基于液力偶合器的结构参数和工作特性参数，构建全充液状态下的待仿真外特性的第一模型，第一模型包括多个待定系数；获取全充液状态下的待仿真外特性的已知试验数据；基于已知试验数据，通过遗传算法获取每个待定系数的最优值；基于每个待定系数的最优值以及第一模型，获取全充液状态下的待仿真外特性的第二模型；基于第二模型以及待仿真外特性与充液率的映射关系，获取目标模型，以通过目标模型表征液力偶合器在所有充液状态下的待仿真外特性。液力偶合器的外特性建模方法具有良好的兼容性，建模方法简单，为后续动力装置仿真模型的建立提供依据。技术研发人员：冯熠硕,戎志祥,潘熙希,郭丰泽,王燕萍,杨博,孙炉钢,杨俊曼受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一一研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29