汽車線束串?dāng)_的預(yù)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車線束電磁兼容性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車線束串?dāng)_的預(yù)估計(jì) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，汽車技術(shù)不斷朝著電子化和智能化方向發(fā)展，汽車上的電子設(shè)備越來(lái)越 多，從復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)和剎車控制到自動(dòng)無(wú)線電設(shè)備以及車內(nèi)溫度控制系統(tǒng)等，汽車內(nèi)電子 設(shè)備的數(shù)量及種類不斷增加，使得車內(nèi)電磁環(huán)境日益復(fù)雜，出現(xiàn)了各種電磁干擾問(wèn)題，由電 磁干擾產(chǎn)生的后果日益嚴(yán)重，因此，對(duì)汽車電子設(shè)備的電磁兼容性研宄就顯得越來(lái)越重要。 [0003] 電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并且不影響環(huán)境中其它 設(shè)備的正常工作。由于每條導(dǎo)線對(duì)地存在著分布電容、分布電感，所以導(dǎo)線之間存在耦合。 電磁能量通過(guò)導(dǎo)體間的容性耦合或感性耦合，由一根導(dǎo)線耦合到其他導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁感應(yīng) (電流變化）、靜電感應(yīng)（電壓變化）稱之為串?dāng)_。在汽車上用于連接各個(gè)部分的導(dǎo)線很多， 且綁扎在一起，會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，并且產(chǎn)生的串?dāng)_往往通過(guò)導(dǎo)線耦合到敏感設(shè)備，影響電氣設(shè)備 的性能如設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊、剎車等的誤動(dòng)作。在諸多因素中，線束的串?dāng)_是影響汽車電磁兼 容問(wèn)題的主要因素，具體表現(xiàn)如下：
[0004] (1)導(dǎo)線是傳導(dǎo)耦合干擾的主要途徑。電氣電子設(shè)備等干擾源產(chǎn)生的電磁干擾信 號(hào)會(huì)通過(guò)導(dǎo)線或電纜直接輸入其他電子設(shè)備中，或者通過(guò)容性耦合或感性耦合進(jìn)入控制線 和信號(hào)線，影響車內(nèi)電子裝置工作的可靠性，而連接不同電子設(shè)備的導(dǎo)線之間的耦合使得 導(dǎo)線的電磁兼容問(wèn)題更為復(fù)雜。
[0005] (2)輻射干擾也通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)入電子設(shè)備中。導(dǎo)線是效率很高的電磁波接收天線，電 磁輻射既能直接耦合到電子設(shè)備上，也能先耦合到導(dǎo)線上，然后再傳導(dǎo)進(jìn)入電子設(shè)備中。
[0006] (3)導(dǎo)線是效率很高的電磁波輻射天線，尤其是汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的 工作頻率不斷提高，連接設(shè)備的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁輻射也日益嚴(yán)重。
[0007] 汽車電子系統(tǒng)技術(shù)的成熟在提高了汽車的舒適性及便捷性的同時(shí)，也帶來(lái)了汽車 在有限空間內(nèi)所包含的元器件更加多元化、各種設(shè)備的連接也日趨復(fù)雜的問(wèn)題，這樣的發(fā) 展趨勢(shì)必將造成汽車電磁環(huán)境的惡化，如果電磁干擾過(guò)度惡化，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)操作失靈或 對(duì)人身安全產(chǎn)生威脅。因此，如何預(yù)測(cè)汽車線束設(shè)計(jì)期間的電磁干擾程度及找到有效的解 決措施顯得越來(lái)越重要。實(shí)際測(cè)量傳輸線的單位長(zhǎng)度分布參數(shù)最為精確，但在汽車線束生 產(chǎn)出來(lái)之前無(wú)法測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 線束是許多傳輸線捆扎在一起構(gòu)成的，所以建立的預(yù)測(cè)模型應(yīng)為多導(dǎo)體傳輸線 分布電感電容的預(yù)測(cè)模型。分布電感電容由自電感電容和互電感電容組成，但自電感電 容遠(yuǎn)小于互電感電容，所以分布電容電感主要取決于互電感電容。本發(fā)明提出對(duì)汽車線 束子系統(tǒng)電磁兼容性進(jìn)行研宄，考慮到汽車電磁兼容對(duì)汽車安全性和可靠性的重大影響， 以及導(dǎo)線在汽車電磁兼容問(wèn)題中的重要地位，本發(fā)明在前人研宄的基礎(chǔ)上，通過(guò)粒子群 算法一BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PSO-BP)方法估算出分布電感電容值，再應(yīng)用多導(dǎo)體傳輸線理論 (Multi-conductorTransmissionLine，MTL)預(yù)估汽車線束串?dāng)_值，并且通過(guò)單純形算法 求得滿足電磁兼容性要求下線束的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而使得串?dāng)_減小。傳輸線單位長(zhǎng)度分 布參數(shù)與傳輸線的間距、導(dǎo)線截面積、介電常數(shù)、、距離地面高度等參數(shù)決定導(dǎo)線單位長(zhǎng)度 分布參數(shù)，因此把傳輸線的間距、導(dǎo)線半徑、介電常數(shù)、導(dǎo)線磁導(dǎo)率、導(dǎo)線距離地面高度等參 數(shù)作為輸入量，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為PS0 -BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目標(biāo)樣本，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練可以得到導(dǎo) 體線束的分布電感、電容的預(yù)估計(jì)模型，將設(shè)計(jì)階段的汽車線束的有關(guān)參數(shù)帶入該模型能 夠得知設(shè)計(jì)是否符合電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上利用單純形算法優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，使線 束的單位長(zhǎng)度的分布電容電感的乘積最小即串?dāng)_值最小，使得線束間的串?dāng)_值最小。
[0009] 本發(fā)明的汽車線束串?dāng)_的預(yù)估計(jì)方法包括如下步驟：
[0010] 步驟一：獲取實(shí)驗(yàn)的樣本數(shù)據(jù)n組：選擇一種汽車線束將其導(dǎo)線的半徑ri，r2、導(dǎo)線 間距離d、導(dǎo)線距離地面高度hph2、導(dǎo)線磁導(dǎo)率y、介電常數(shù)e測(cè)量出來(lái)作為樣本的輸入 數(shù)據(jù)Xi=(rn,ri2,屯，hn,hi2,yi,e(i= 1，2,......，n)，將線束的分布電感和電容測(cè) 量出來(lái)作為樣本的期望輸出值凡=(tti2)T，（i= 1，2,.....，n;tn表示分布電感值，ti2 表示分布電容值），共測(cè)量n組；
[0011] 步驟二：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸一化：將步驟一獲得的樣本數(shù)據(jù)里每一列的最大值與最小值 找出來(lái)并分別記為zMX、Zniin，由歸一化公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1.汽車線束串?dāng)_的預(yù)估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟一：獲取實(shí)驗(yàn)的樣本數(shù)據(jù)n組：選擇一種汽車線束將其導(dǎo)線的半徑ri，r2、導(dǎo)線間距 離d、導(dǎo)線距離地面高度hp h2、導(dǎo)線磁導(dǎo)率y、介電常數(shù)e測(cè)量出來(lái)作為樣本的輸入數(shù)據(jù) Xi= (r yi，e，，（i = 1，2,......，n)，將線束的分布電感和電容測(cè)量出 來(lái)作為樣本的期望輸出值凡=(t n, ti2)T，（i = 1，2,.....，n ;tn表示分布電感值，t i2表示 分布電容值），共測(cè)量n組； 步驟二：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸一化：將步驟一獲得的樣本數(shù)據(jù)里每一列的最大值與最小值找出 來(lái)并分別記為z_、Zniin，由歸一化公3
1，對(duì)n組樣本數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn) 行歸一化處理； 步驟三：確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)、各層的節(jié)點(diǎn)數(shù)、激發(fā)函數(shù)、初始連接權(quán)值、閾值； 3. 1確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)：根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有只要有足夠多的隱含層及隱含層 節(jié)點(diǎn)數(shù)就可以任意逼近非線性函數(shù)的特性，以及根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)單隱含層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)任意函數(shù)的逼近把BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)確定為三層即輸入層、隱含層、輸出層； 3. 2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定：根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量個(gè)數(shù)為7個(gè)，確定BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為7個(gè)； 3. 3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定：根據(jù)對(duì)n組樣本數(shù)據(jù)中的同一樣本進(jìn)行訓(xùn)練，取 誤差最小對(duì)應(yīng)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)作為最終的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù) 為14個(gè)； 3. 4BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定：根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出量個(gè)數(shù)為2個(gè)，確定BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為2個(gè)； 3. 5BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值閾值初始化：初始權(quán)值閾值采用隨機(jī)賦值的方法得到，輸入層 到隱含層的連接權(quán)值為Wij(i = (1，2,......，7)，j= (1，2,......，14))，隱含層到輸出層 的連接權(quán)值為Wjl(j = (1，2,..