基于组合赋权的车辆操纵稳定性评价

沈英健

（安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232000）

前言

汽车行业标准《QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》（下文简称为行业标准）中规定了评价车辆操纵稳定性的6个试验项目及其评分标准[1]，并以这6个试验项目（分别为稳态回转试验、转向回正性试验、转向轻便性试验、转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲输入试验以及蛇形试验）得分的算术平均值作为车辆操纵稳定性的总评价值。这显然与实际情况不符。

本文分别使用熵权法、标准离差法、灰色关联分析得到各试验项目的权重，然后进行算术平均，作为评价车辆操纵稳定性的组合权重，使评价结果更加可靠。

1 选取评价指标

本文通过 MATLAB软件生成了10组范围为[60,100]的随机数，来模拟10辆车参照行业标准所计算出的6个试验项目评分值。具体项目及得分如表1所示。

表1 利用MATLAB生成的各项目评分

2 组合权重的确定及车辆操纵稳定性评价

2.1 熵权法

熵权法根据指标的变异程度来确定指标的信息熵大小，进而确定指标权重[2]。熵权法的原理是：指标的信息熵越小，则该指标包含的信息量越大，其权重也应越大[3]。计算过程如下：

将要评价对象各项指标的得分构成的矩阵记为：

式中：n为评价对象数；m为评价指标数；xij为要评价对象各项指标的得分；zij为经过无量纲化处理的数据；i∈[1，n]；j∈[1，m]；pij指标 j在 i层级的概率；ej为指标 j的信息熵；uj为指标j的权重。

2.2 标准离差法

标准离差法的原理与熵权法类似，通过指标的标准差来确定指标的信息量，进而确定指标权重[4]。其计算过程为：

第j个指标的标准差：

式中：σj为第j个指标的标准差；为指标j的均值；vj为指标j的权重。

2.3 灰色关联分析

灰色关联分析（Grey Relational Analysis，GRA）是通过灰色关联度顺序来描述系统因素之间次序和影响因素以及判断系统因素对系统主行为贡献程度的一种方法[5]。其计算过程如下：

对矩阵Xn×m进行均值化处理得到矩阵Yn×m，选取矩阵Yn×m中各序列的最优值作为参考序列：

式中：y0为参考序列；yij为经过均值化处理后的数据；rij为第i个对象，第j个指标相对参考序列的灰色关联系数；ρ为是分辨系数，一般取0.5；rj为指标j的灰色关联度；wj为指标j的权重。

2.4 车辆操纵稳定性评价

将由熵权法、标准离差法、灰色关联分析求得的权重进行算术平均，得到组合权重。对行业标准中车辆操纵稳定性总计分值的计算方法进行改进，计算出车辆的操纵稳定性得分。组合权重及评价结果如表2、表3所示。

表2 试验项目权重

表3 车辆操纵稳定性得分

式中：aj为指标j的组合权重；Si为第i辆车的操纵稳定性得分。

3 结论

本文分别使用熵权法、标准离差法、灰色关联分析确定行业标准中规定的6个试验项目的权重，最后经算术平均得到组合权重，并结合行业标准中车辆操纵稳定性总计分值计算方法得到车辆的操纵稳定性评分。本文的评价方法相较于行业标准更加合理，评价结果更加可靠。