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M atlab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。

路面对四轮汽车输入的时域模型

本文通过理论分析,建立了路面对四轮汽车输入的时域模型。通过计算机模拟分析,该模型可保证一定的精度,并有利于进行主动悬架的设计。

车辆路面不平度输入的随机激励时域模型

作为随机过程的车辆道路不平度高程 ,通用的模拟方法是频域模型——道路不平度功率谱密度(PSD)。但在对人车路系统进行非线性或耦合动力学分析研究时 ,必须获得关于道路的时域模型。由等级道路的标准谱或实测道路的估计谱反求道路时域模型具有重要的理论意义和实用价值。本文基于道路 PSD,描述了几种基于路面功率谱模型的道路时域模型重构方法 ,阐述了时域建模的原理、特点和适用范围 ,给出了其数学上的实现过程。最后 ,指出了道路时域建模进一步研究的方向。

三维随机路面时序建模研究

基于单自变量时序道路模拟原理与方法的拓展,用双自变量时序模型对三维随机路面进行刻画。介绍了时序模型分类、模拟原理及其在道路模拟中的主要应用;对三维路面建模进行分析,给出了三维路面时序模型的建模过程和实施步骤,所构建的三维时序模型方法可以用于任意的平稳随机道路的重构;通过算例研究对所用方法进行了验证。

时域和空间域路面激励下重型车辆动载荷仿真分析

为研究时间和空间频率路面激励下重型车辆动载特性,将车辆的轮胎、钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块、限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,采用多体动力学仿真软件SIMPACK建立刚柔耦合的车辆整车虚拟样机,并采用有理函数功率谱密度的谐波叠加法建立空间域和时域路面激励数学模型,创建一个时域和空间域路面激励下车辆行驶动力学模型,仿真计算了车辆各轴轮胎的法向作用力和车轮法向动载系数。结果表明:不同车速下,时域和空间域路面激励下得到的轮胎法向作用力的变化规律和大小均不相同,而且轮胎法向作用力最大值出现的位置也不同;中、后轴车轮法向动载系数变化规律基本相似,但前轴车轮法向动载系数变化规律不同。研究结果可为轮胎动载荷计算、验证、预测提供参考依据。

车辆道路模拟的计算机仿真系统设计研究(英文)

为了对道路随机激励下车辆的平顺性动力学进行研究首先必须建立道路高程的时间历程。为了对时域内道路的数学模型、算法设计和道路仿真实现的研究,分析了道路不平顺高程从频域向时域的转换方法并在建模数值道路过程中考虑了车轮之间以及两轮辙之间的相关性,设计了三种主要的道路模拟算法——谐波叠加法、白噪声过滤法和基于道路功率谱离散的逆Fourier变换法并将其于MATlab平台上集成为专用的道路仿真系统。为使仿真尽可能真实,包括时域中的双轮辙关系、道路仿真算法的改进以及多元算法的集成等方面也给予了重视。仿真算例研究表明了所用方法原理上的普适性、有效性,以及仿真结果与实际道路的一致性。

路面随机激励时域模型特性的仿真研究

在分析白噪声法、谐波叠加法、FFT法和离散时序法4种常用路面不平度随机激励单点时域模型构建的基础上,对指定环境下4种模型的速度以及结果的波动性、统计学特性和合理性进行了仿真,比较和剖析了产生不同仿真效率和结果的本质所在.并对单点时域模型进行了拓展,分别构建了车辆的单轮辙多点、双轮辙多点时域模型.

载重车道路多点随机激励输入的时空相关性建模研究

为解决载重车动力学分析和车辆动态设计的道路建模问题,基于对车辆道路随机不平顺性态的分析,结合其在频域内的统计表示方法———功率谱密度函数,导出了载重车六轮激励输入的关于道路高程的功率谱矩阵,进而通过白噪声滤波方程得到了与给定谱特征相对应的道路时延相关性数学模型,提出了一种新的模拟双轮辙的过程和方法。通过应用该方法可以再现随机道路高程的有代表性的时间样本,为载重车线性和非线性平顺性动力学分析、悬架系统优化及整车振动控制提供模型基础。

汽车道路双轮辙多点随机激励建模与仿真研究

道路随机过程通用的描述方法为频域的功率谱密度函数方法。基于道路频域模型,研究了用白噪声滤波方法得到与给定谱特征相对应的道路时延相关性模型的模拟原理及其数学方法,同时提出了针对车辆道路空间相关的双轮辙激励模拟的有效途径——激励输入白噪声的传递函数法,并应用该方法再现了道路不平度的有代表性的时间历程。通过计算机仿真实例,证明了所用方法的正确性和精确性。

路面随机输入下军用汽车振动性能时域仿真

为了将路面随机输入下军用汽车振动性能的研究从频域扩展到时域,对路面随机输入和军用汽车振动的时域模型及其求解方法进行了研究。通过路面随机输入时间功率谱密度的改进建立了路面随机输入的时域描述,采用1/2汽车五自由度系统建立了军用汽车振动时域描述,应用四阶龙格-库塔方法提出了路面随机输入和军用汽车振动的时域模型求解方法。研究结果表明,所建立的路面随机输入和军用汽车振动时域模型及其求解方法是有效的和可行的。

用谐波叠加法重构随机道路不平顺高程的时域模型

道路时域建模对道路车辆振动时程分析、车辆台架试验、路面损伤以及车路耦合动力学研究均具有重要意义。谐波迭加法是一种既简单直观而又具有严密数学基础的构造道路时域模型的方法。本文基于随机道路的统计量描述 ,再现了随机道路针对路面车辆的单点激励和单轮辙激励的时间历程样本 ,完善了所生成样本的标定方法。对双轮辙激励 ,采用空间相关的两随机过程模拟 ,将两过程用虚拟的线性系统联接 ,建立其符合道路相干函数的传递关系 ,最终得到道路车辆的双轮辙多点时空相关性激励模型。该模拟方法的数学理论正确 ,适用于任意指定谱特征的随机道路模拟 ,对其他类似随机过程的模拟也具普通适用性。

悬架分块动力学模型的在线系统参数与外扰识别研究

根据汽车悬架动力学特性的理论知识,建立了七自由度汽车分块悬架动力学方程,车身分块系统中不包含路面外扰,故其辨识精度不会受外扰影响。推导了分块悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换。依据递推最小二乘算法,利用执行器作为激励,采用时域辨识方法对参数进行辨识,辨识出了从执行器到传感器的汽车分块悬架动力学模型。实现了悬架模型在线参数辨识与路面外扰反解识别,为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了坚实的基础。

路面随机输入时域仿真及试验分析

为得到路面随机输入时域模型,将滤波白噪声与传递函数结合对四轮路面时域模型进行推导,并利用优化算法求得各相关系数;利用MATLAB/Simulink软件搭建了四轮路面仿真模型,利用频谱分析法对仿真结果进行分析,结果表明仿真数据满足车辆随机振动的输入要求。搭建路面不平度测量仪器,对试验路面进行测量和路面等级识别,并将实测数据导入仿真模型分析,结果表明系统具有较好稳定性;将路面仿真结果与实测结果进行分析可得,前后轮迹拟合直线频率指数相同,左右轮迹拟合直线频率指数相差仅为0.059,实测路面较仿真路面的拟合直线频率指数最大误差为0.248,表明在关注空间频率范围内,仿真与实测路面PSD的拟合直线偏差较小,模型能够较好反映路面的不平度信息。