一種集成激振模塊與虛擬樣機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車性能檢測領(lǐng)域，具體涉及一種集成激振模塊與虛擬樣機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車可靠性試驗(yàn)中，整車道路試驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)的反映試驗(yàn)結(jié)果，但是耗時(shí)耗力，經(jīng)濟(jì)性不高。為了加快汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代同時(shí)節(jié)約成本，越來越多的汽車企業(yè)及汽車研究所/院選擇進(jìn)行室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)。室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)主要是利用道路模擬試驗(yàn)臺(tái)再現(xiàn)等效路面從而進(jìn)行整車或零部件的可靠性試驗(yàn)，它可以提升試驗(yàn)效率，并且可重復(fù)性較好。
[0003]但是現(xiàn)有的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)只有硬件設(shè)施，沒有相應(yīng)的軟件支持，并且原有的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)功能比較簡單，沒有將分立的激振模塊集成起來，不能較好的模擬汽車在道路上的振動(dòng)情況，造成在該試驗(yàn)臺(tái)上測試獲得的結(jié)果存在很大的誤差，不符合實(shí)際情況。更重要的是，目前的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)激振對(duì)象為懸架與車身的連接點(diǎn)或者懸架/副車架的下擺臂，其激勵(lì)信號(hào)并非作用在輪胎上的路面譜信息，所以需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理。
[0004]現(xiàn)有的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)功能比較簡單，一般只具有正弦激勵(lì)與隨機(jī)激勵(lì)作為道路譜的模擬信號(hào)，沒有將分立的激振模塊集成起來，也就是說各激振模塊之間是相互獨(dú)立的，沒有考慮到四輪之間的相干性與延遲效應(yīng)，因此現(xiàn)有的試驗(yàn)臺(tái)不能最大化還原汽車整車道路試驗(yàn)的振型情況，造成在該試驗(yàn)臺(tái)上測試獲得的結(jié)果與真實(shí)值存在很大的誤差，不符合實(shí)際情況。
[0005]現(xiàn)有的同類試驗(yàn)臺(tái)不能和虛擬樣機(jī)形成數(shù)據(jù)通道以直接提取車輛懸架傳遞函數(shù)，并且也不能由用戶通過開放接口直接導(dǎo)入，導(dǎo)致臺(tái)架試驗(yàn)中直接作用于懸架與車身連接點(diǎn)處的等效路面譜激勵(lì)無法實(shí)現(xiàn)
[0006]例如董遠(yuǎn)明，馬芳武，楊國斌等人的發(fā)明專利“一種汽車試驗(yàn)臺(tái)架(CN103063447A) ”，其主要針對(duì)汽車試驗(yàn)臺(tái)的硬件設(shè)備如工裝和夾具等進(jìn)行闡述，并沒有將軟件嵌入振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；同時(shí)董遠(yuǎn)明，馬芳武，楊國斌等人的另一項(xiàng)發(fā)明專利“道路模擬試驗(yàn)臺(tái)(CN103512757A) ”，其將整車作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并把道路譜激勵(lì)作用于車輪來模擬整車道路試驗(yàn)，雖然該方法可以較好的進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，但其沒有考慮到車輪之間的相干關(guān)系以及前后輪之間的激勵(lì)相位差，并且將車輪引入臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)增加了試驗(yàn)工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種集成激振模塊與虛擬樣機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法，通過MATLAB算法編程，設(shè)計(jì)了一種通過虛擬樣機(jī)接口提取傳遞函數(shù)或用戶自定義函數(shù)作為激勵(lì)轉(zhuǎn)化特征(設(shè)有專用數(shù)據(jù)庫)，從而通過從虛擬樣機(jī)中提取道路譜激勵(lì)由車輪傳至懸架與車身連接點(diǎn)處的傳遞函數(shù)(或者由用戶自定義函數(shù))作為激勵(lì)轉(zhuǎn)化函數(shù)，這樣就可將路面激勵(lì)轉(zhuǎn)化為懸架與車身連接點(diǎn)處的激勵(lì)，從而在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)車身進(jìn)行激勵(lì)，并且不需要附加懸架系統(tǒng)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0009]一種集成激振模塊與虛擬樣機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
[0010]S1、路面譜的生成，在考慮了四輪相干性的前提下，生成了路面譜時(shí)域模型；
[0011]SI 1、定義算法參數(shù)；
[0012]S12、以左前輪為基礎(chǔ)，根據(jù)四輪相干性生成標(biāo)準(zhǔn)路面譜；
[0013]S13、生成隨機(jī)路面譜:利用MATLAB編程，將高斯白噪聲信號(hào)通過濾波器生成符合要求的隨機(jī)信號(hào)，以此來模擬路面的隨機(jī)激勵(lì)輸入。
[0014]S2、通過MATLAB算法編程，設(shè)計(jì)輪胎到懸架的傳遞函數(shù)，將試驗(yàn)測得的懸架傳遞函數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別得出經(jīng)過傳遞函數(shù)以后的位移信號(hào)，并將位移信號(hào)傳遞到懸架上;
[0015]S3、根據(jù)試驗(yàn)測定的位移和電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將路面譜的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0016]其中，所述算法參數(shù)包括
[0017]空間頻率上下值nl，nh:有效頻帶的上限和下限要在國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)路譜范圍之內(nèi) nl = 0.0llm 1 nh = 2.83m S
[0018]參考空間頻率:國標(biāo)規(guī)定值n0 = 0.1m S
[0019]路面不平度系數(shù)Gq (nO):與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)路面譜等級(jí)相對(duì)應(yīng)，根據(jù)需要選擇不同等級(jí)對(duì)應(yīng)的路面不平度系數(shù)；
[0020]車速V:汽車常用車速10_50m/s ；
[0021]軸距L1、輪距B:根據(jù)試驗(yàn)車型確定；
[0022]頻率的上下限值fl，fh:根據(jù)公式f = n*v，當(dāng)v = 10m/s時(shí)，計(jì)算出的頻率范圍為:0.11?28.3Hz，當(dāng)V = 50m/s時(shí)，計(jì)算出的頻率范圍為:0.55?141.5Hz，基于信號(hào)只需要覆蓋車的固有頻率即可，取信號(hào)的頻率范圍為:0.55?28.3Hz ;
[0023]采樣頻率fs:根據(jù)采樣定理，采樣頻率應(yīng)大于原信號(hào)最大頻率的兩倍fs> 2f h =2*28.3 = 56.6Hz，又考慮到設(shè)備的分辨率和算法速度，取fs = 512Hz ;
[0024]采樣點(diǎn)數(shù)N。
[0025]其中，所述的傳遞函數(shù)根據(jù)公式H = |mag|*exp(i*pha)求得，式中，mag為幅值，pha為相位。
[0026]其中，幅值(mag)和相位(pha)通過試驗(yàn)測得的車輪到懸架上至點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算所得。
[0027]其中，路面譜為空間頻率譜，即路面不平度與路面空間頻率的關(guān)系，可以轉(zhuǎn)換為路面不平度隨路面長度的關(guān)系，考慮汽車的運(yùn)行，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)為路面不平度與時(shí)間之間的關(guān)系。車輛的平順性能評(píng)價(jià)主要是在時(shí)域上進(jìn)行，因此路面的輸入也應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的路面等級(jí)用時(shí)域數(shù)據(jù)表示，路面時(shí)域模型即為通過一定的數(shù)值模擬方法將隨機(jī)激勵(lì)表示為路面不平度和時(shí)間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型
[0028]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]針對(duì)汽車路面仿真激勵(lì)(四通道)試驗(yàn)臺(tái)，基于GB/T 7031-2005生成路面不平度仿真激勵(lì)信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；將路面不平度仿真激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由懸架傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為車身連接點(diǎn)激勵(lì)；懸架傳遞函數(shù)由對(duì)應(yīng)車型的虛擬樣機(jī)中提取，為此設(shè)計(jì)專用數(shù)據(jù)接口建立試驗(yàn)臺(tái)與虛擬樣機(jī)之間的數(shù)據(jù)通道；懸架傳遞函數(shù)還可通過開放接口由用戶自定義導(dǎo)入；同時(shí)建立車輛懸架傳遞函數(shù)數(shù)據(jù)庫，并將所提取或?qū)氲膫鬟f函數(shù)存入該數(shù)據(jù)庫以備試驗(yàn)臺(tái)調(diào)用；在考慮四輪之間的相干關(guān)系以及懸架和車輪之間的激勵(lì)轉(zhuǎn)化的情況下，使汽車能在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上完成試驗(yàn)測試，且不用將非線性特性較為嚴(yán)重的懸架系統(tǒng)引入試驗(yàn)臺(tái)，保證了較高的試驗(yàn)精度與試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)度。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中B級(jí)路面譜的時(shí)域不平度。
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中B級(jí)