[发明专利]一种基于悬架行程测量路面功率谱的方法

说明书

本发明公开了一种利用悬架行程测量路面功率谱的方法，该方法是基于四分之一车辆被动悬架系统实现，其内容包括：利用双加速度传感器测试和四分之一车辆模型计算悬架行程；根据双质量振动系统的传递特性，求解频率响应函数；建立路面不平度功率谱与四分之一车辆系统悬架行程间关系表达式；计算路面不平度功率谱，并对路面不平度进行特征识别。本发明以悬架行程表征路面不平度特征，使用双加速度传感器测得非簧载质量与簧载质量的竖向位移作差得到的悬架行程，提高了路面识别的精度和准确性，且这种图像表征方法具有简便直观的优点，便于工作人员对路面进行评价。

技术领域

本发明涉及一种基于悬架行程测量路面功率谱的方法，属于路面特征识别领域。

背景技术

目前，国内外采用标准通用的路面功率谱密度函数表示路面不平度，并作为车辆动态响应、悬架的优化和控制、道路载荷动力学计算等输入单位，其描述精度和准确性直接影响后续研究。

通用标准的路面功率谱密度函数因形式简单，便于应用，在汽车领域相关研究中应用广泛，但其真实路面复现能力有限，影响后续研究的准确性，因此路面谱实车测量技术得到较快发展。在文献《车载激光平整度仪的设计与实现》中，采用车载式激光平整仪进行路面检测，其静态路面检测精度较高，但未考虑由车体振动而引起激光位移传感器产生的检测偏差，故其难以检测复杂路面且受天气影响较大。另在名为《一种利用车辆悬架传感器实现路面谱软测量的方法》专利中，利用一个车身加速度传感器测得车身垂直加速度功率谱密度，忽略了加速度信号中的噪声因子和趋势项，得到的车身垂直加速度功率谱与实际功率谱误差较大。

针对以上技术存在的不足，本发明研究利用车载加速度传感器通过解算悬架行程，实现高精度、准确测量复杂路面功率谱的方法。

发明内容

为了解决现有路面功率谱测量技术中存在的问题，本发明提供一种基于悬架行程测量路面功率谱的方法。车辆在不平路面匀速行驶时，路面不平度将直接影响车辆悬架的伸缩。首先利用车载加速度传感器检测因路面不平而引起的悬架行程，然后基于悬架模型理论推导得到路面不平度功率谱，最后对路面不平度进行特征识别。

本发明为达到上述目的，采取如下技术方案：

一种基于悬架行程测量路面功率谱的方法，该方法是基于四分之一车辆被动悬架系统实现，该方法内容包括以下步骤：

步骤1：利用双加速度传感器测试和四分之一车辆模型计算悬架行程Z(t)；所述悬架行程是：对于四分之一车辆双质量振动系统，非簧载质量与簧载质量的竖向位移差，用公式表示为：

Z(t)＝Z_w(t)-Z_b(t) ⑴

式中：Z_b(t)为簧载质量竖向位移量，Z_w(t)为非簧载质量竖向位移量；

步骤2：根据双质量振动系统的传递特性，求解频率响应函数H_z(w)；

步骤3：建立路面不平度功率谱与四分之一车辆系统悬架行程间关系表达式；

步骤4：计算路面不平度功率谱，并对路面不平度进行特征识别。

在步骤1中，所述计算悬架行程，就是通过安装在待控制的四分之一车辆被动悬架系统上的减振器上方的第一加速度传感器测得簧载质量加速度信号通过安装在待控制的四分之一车辆被动悬架系统上的减振器下方支柱上的第二加速度传感器测得非簧载质量加速度信号其中第一加速度传感器和第二加速度传感器沿减振器支柱方向同侧安装；

基于四分之一车辆被动悬架系统动力学方程，由加速度传感器所测得双质量振动系统的加速度信号，解算得到：簧载质量竖向位移量Z_b(t)，非簧载质量竖向位移量Z_w(t)；

由⑴式得到悬架行程Z(t)的计算结果。