车辆四轮随机输入模型研究

推导了以滤波白噪声方法生成的随机路面的频谱函数,通过调整白噪声的功率谱密度确保随机路面模型在功率谱意义上与实际道路相符.基于左右轮输入间的相关性以及其相干函数模型,应用遗传算法求解左右轮输入间的传递函数,结合前后车轮输入的滞后关系,详细地给出了车辆四轮随机输入时间序列的生成方法.     

基于Simulink的路面不平度时域模型仿真研究．

时域路面不平度建模对轮椅振动分析具有重要意义。对GB／T7031-2005中提出的路面功率谱密度表达式及等分方法．应用线性滤波法与谐波叠加法分别重构路面不平度模型,使用周期图谱估计法验证仿真结果。结果表明线性滤波法与谐波叠加法均能在谱一致准则下生成不同路面与车速下的时域路面不平度,为人与轮椅系统分析研究提供了数据支持。     

路面激励Simulink模型的建立及其应用*

为了在汽车动力学中应用路面激励,基于滤波白噪声方法建立了路面激励的描述。分析了Simulink白噪声生成模块,基于滤波白噪声描述建立了路面激励Simulink模型,确定了空间下截止频率。基于路面激励Simulink模型,建立了汽车两自由度振动四分之一系统Simulink模型,在城市行驶的B级路面和车速范围对车身加速度、悬架动挠度、车轮动载荷和车轮加速度的车速特性进行了仿真。研究结果表明,基于滤波白噪声描述建立的路面激励Simulink模型和汽车两自由度振动四分之一系统的Simulink模型,既可以再现路面激励,也可以用于分析汽车振动响应量的车速特性。     

基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真*

为了进行汽车平顺性建模和仿真,给出了路面不平度频域模型的标准和改进两种形式。对应路面不平度频域模型改进形式,总结了基于滤波白噪声的路面不平度激励的时域模型。由前后轮路面不平度激励的相关性和一阶Pade算法,建立了前后轮路面不平度激励的时域模型。基于平面系统假设,建立了汽车平顺性四自由度平面系统模型。提出了基于滤波白噪声的汽车平顺性四自由度平面系统仿真算法。在B级路面和常用车速60 km/h下,对某轿车平顺性进行了时域仿真,获得了前轮和后轮路面不平度激励和振动响应量的时间历程。研究结果表明,基于滤波白噪声构造路面不平度激励和对汽车平顺性进行时域建模和仿真是可行和有效的。     

二维不平度路面的空间域滤波重构及仿真

基于不同轮辙路面不平度功率谱阵的LU分解得到了左右轮辙不平度特性的双独立白噪声滤波传递关系,并分别对传递函数中涉及的相干函数进行Pade展开,对涉及相干函数的复杂超越函数进行Chebyshev-Pade展开,获得了高精度的有理近似显式表达;在双白噪声滤波传递关系有理近似的基础上,按白噪声滤波法构造了一种考虑轮辙相干性的空间域二维不平度路面模拟模型.不同轮辙路面模拟结果表明,自功率谱密度几乎重合,左右轮的相干函数也吻合较好,且该模型能高效率、高精度地泛化应用于二维不平度路面模拟,可为车辆路面运输的平顺性分析提供空间域路面模型.      

用于车辆平顺性仿真的随机路面构造

总结了当前时域路面建模中所用的几种方法,根据积分白噪声方法提出构造任意指定路面不平度系数路面的方法,利用虚拟激励法进行了证明,并对其离散化处理过程进行了推导,同时进行了仿真与验证.结果表明,利用此方法构造路面,过程简单,所构造路面的功率谱密度与给定功率谱密度符合较好.     

考虑轮辙相干性的两种随机路面IFFT生成算法

基于不同轮辙路面不平度的自功率谱、互功率谱与其傅里叶变换之间的关系,证明了路面生成的IFFT法与谐波叠加法具有等价性,同时在考虑轮辙相干性的情况下推演了IFFT法中左右轮不平度特性所对应的逆Fourier变换相位角的解析相干关系;也根据左右轮辙功率谱密度阵的LU分解得到了左右轮辙不平度特性的双白噪声滤波传递关系;由此采用IFFT法,分别构建了基于相位角相干性和双白噪声滤波传递关系的两种考虑轮辙相干性的2维随机路面模拟模型.不同轮辙路面模拟结果表明,自功率谱密度几乎重合,左右轮的相干函数也吻合较好,这验证了两模型在路面模拟计算中均具有较高的可信度.      

基于空间模型的轿车平顺性时域建模和仿真*

基于滤波白噪声、路面各向同性假设和一阶Pade逼近方法,建立了四轮路面激励的滤波白噪声模型。基于一定假设,建立了轿车平顺性七自由度空间力学模型,由系统振动能量和拉格朗日方程推导出相应数学模型的微分方程描述,提出了相应的平顺性仿真算法,在常用的B级路面和车速60 km/h下,对某轿车平顺性进行了时域仿真,获得了振动响应量的时间历程。研究结果表明,基于空间模型对轿车平顺性进行时域建模和仿真是可行和有效的。     

四轮随机路面激励下的七自由度车辆响应特性

为了研究不同等级道路下车辆动态响应以及轮胎动载荷的变化情况,根据国家路面不平度分级标准,采用滤波白噪声法建立了随机路面时域模型并与标准路面的功率谱密度对比验证模型的准确性。通过四个车轮之间的传递函数建立了四轮随机路面时域激励模型;并以该模型作为不平路面激励,考虑悬架拉伸和压缩状态时的不同阻尼,建立七自由度整车行驶动力学模型。研究了车辆质心垂向加速度、俯仰角、侧倾角以及轮胎动载荷随路面等级的变化情况。结果表明:车辆和轮胎的动态响应随着路面不平度的增加而增加。可见,搭建的整车模型能够很好地反映不同路面下车辆的动态响应,为车路耦合的深入研究奠定基础。     

路面时域模拟的谐波叠加组分中相位角的相干性研究

基于谐波叠加法所生成的路面不平度特性反演了左右轮路面的自功率谱密度和互功率谱密度函数,并根据左右轮的相干函数推导出了谐波叠加法中左右轮路面不平度特性中对应谐波叠加组分相位角的解析相干关系,由此获得了考虑轮轨相干关系的3维路面不平度仿真模型.基于Matlab的3维路面模拟结果表明,自功率谱密度几乎重合,左右轮的相干函数也吻合较好,这验证了所推导的谐波叠加组分相位角的相干关系在计算仿真中具有较高的可信度,也为3维路面模拟提供了更加可信的仿真模型.      

路面和开关磁阻电机作用下电动汽车振动分析

为了分析开关磁电机驱动电动汽车振动性能,基于前轮和后轮路面激励的时间相关性,应用滤波白噪声法描述前轮和后轮路面激励,基于线性模型描述开关磁阻电机垂向激励,采用六自由度汽车振动平面系统描述轮毂电机驱动电动汽车振动.在城市行驶工况的B级路面和车速范围内,对路面和开关磁阻电机作用下电动汽车振动性能进行了研究.研究结果表明,在前轮和后轮电机存在同向偏心的情况下,低速对车轮加速度和车轮动载荷影响大,高速对座椅加速度和悬架动挠度影响大.     

满载汽车动力学模型及仿真

以某款轿车为研究对象,建立12自由度汽车乘坐动力学模型,通过达朗贝尔原理推导动力学方程.首先,采用滤波白噪声法建立路面不平度时域模型,生成的C级路面随机激励高程变化在-0.05~0.05 m范围以内,符合实际路面.然后,在Simulink中建立人-车-路系统仿真模型,对轿车在不同车速下不同位置的人体振动响应进行仿真分析,并进行舒适性评价.最后,进行实车试验,验证模型的正确性.结果表明:在50 km·h^-1车速下,所有乘员的主观感受为稍有不舒适;随着车速的增加,前排乘客和驾驶员稍有不舒适的主观感受越来越强,而后排乘客的主观感受由稍有不舒适增加到有些不舒适.     

基于逆虚拟激励法的整车平顺性

建立了8自由度整车的系统模型和数学模型,使用逆虚拟激励法在路面激励谱密度未知和车轮的垂直振动响应谱密度已知的情况下,计算出了整车车辆的车身垂直加速度功率谱密度、悬架动挠度和车轮相对动载.并用MATLAB语言编制了仿真程序,对确定路面上和未知路面上的平顺性分析结果进行了比较,结果表明在未知路面上采用逆虚拟激励法研究车辆的平顺性是可行的.该方法简单易懂,避免了构建路面激励的难题,在汽车振动领域值得推广.     

基于自适应神经模糊网络的路面识别技术

以路面识别为目的,利用自适应神经模糊网络(ANFIS)进行路面不平度激励时域估测研究. 首先建立车辆1/4模型运动微分方程,并使用白噪声信号激励车辆模型,利用激励产生的模型动力学响应进行自适应神经模糊系统训练. 之后对训练获得的逆向车辆动力学模型进行分析并利用随机路面激励产生的系统响应进行随机路面时域估测. 最后对自适应神经模糊网络系统隶属函数个数及输入数据组合进行分析比较. 仿真结果显示,自适应模糊神经网络系统能够以较高的精度完成路面时域估测.      

考虑气动升力激励的汽车振动响应分析

为研究气动升力激励对汽车悬架性能的影响,在Simulink建立滤波白噪声路面输入模型和气动升力激励模型。在不同车速下,分别对考虑气动升力激励和不考虑气动升力激励的振动模型进行仿真,对比分析两种情况下的车辆悬架系统评价指标。结果表明:考虑气动升力激励的车身加速度和不考虑气动升力激励时的差异很小;低速时,气动升力激励引起的悬架行程差异较小,高速时,气动升力激励会明显增大悬架动行程;低速时,气动升力激励引起的轮胎动载荷差异不明显,高速时,气动升力激励会使得轮胎动载荷略微增大。     

磁浮轨检车随机振动时域仿真

为了研究在动态测量过程中磁浮轨检车的随机振动对测量磁浮轨道几何参数精度和测量速度的影响，根据这一特殊车辆的结构特点和运动原理建立了整车振动五自由度模型．由于磁浮轨道不平度与高等级机场路面的相似性，采用了滤波白噪声作为轨道随机不平度输入．在MATLAB／SIMULINK环境中仿真了在磁浮轨道随机路面激励下车辆的时域动态响应，分析了车辆随机振动对采用激光三角法测量位移的精度影响．仿真结果表明车速10km／h时的测量精度满足实测时所要求的0．1mm．     

路面不平度随机激励时域模型的仿真比较与评价

为深入研究常用路面不平度随机模型的特性,基于Matlab仿真环境,对白噪声法、谐波叠加法、FFT法、AR/ARMA法4种模型在指定环境下的效率与结果进行了仿真分析和比较.在将4种模型拓展到多点时域模型后,对多点单轮辙模型的时延相关性、可用性和严密性以及多点双轮辙模型的轮辙相关性、合理性和波动性进行了仿真分析和比较.结合模型适用范围与扩展应用等方面的比较,给出了4种模型应用特性的综合评价结果.完善了多点时域模型的建模方法和体系,得到的评价结果,为车辆优化和设计、路面不平度和谱分析、道路数据库建立以及人车路大系统分析等方向的科研工作者选择模型提供了理论依据.