[发明专利]一种车辆振动虚位移滤波方法

说明书

本发明提供一种车辆振动虚位移滤波方法，采用虚位移滤波算法进行滤波，滤除车辆悬挂振动产生的往复运动中不能对压电弯曲元馈能机构激励以产生功率的“虚位移”。使齿轮激励压电弯曲元的平均速度和时间的计算，以及压电弯曲元所产生的平均功率的计算更为准确，为确定不同车速下齿轮齿间距的合理取值打下基础。通过虚位移滤波算法计算和实验结果分析确定了不同车速下齿轮齿间距的合理取值在7‑9mm，齿间的进深设置为5‑7毫米，才能使得车辆振动能量回收的功率最大化。

技术领域

本发明涉及一种滤波方法，具体的说是一种车辆振动虚位移滤波方法。

背景技术

应用于车辆振动能量回收的齿轮驱动压电弯曲元位移分段馈能机构，通过齿轮齿条驱动机构将直线位移变化转换为往复圆周运动，并将整段大数值位移分解为小段位移，实现压电弯曲元允许最大位移量范围内的多次激励过程，可以有效的利用车辆的振动能量，避免压电弯曲元的过载损坏。但在计算压电弯曲元的最大输出功率，以选取齿轮齿条驱动机构合理的齿间距时，需要滤除车辆悬架振动产生的往复运动中不能对压电弯曲元馈能机构激励以产生功率的“虚位移”。用现有的平滑滤波和滤波限幅都会滤除波形中所有的包含可以对弯曲元产生激励的尖峰成分，因而会产生较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆振动虚位移滤波方法，可以滤除车辆悬挂振动产生的往复运动中不能对压电弯曲元馈能机构激励以产生功率的“虚位移”，而保留可以对弯曲元产生激励的尖峰成分，使齿轮激励压电弯曲元的平均速度的计算更为准确，由此计算出的齿轮单齿激励压电弯曲元的时间更接近真实值，这个时间对后面计算压电弯曲元所产生的平均功率起到关键作用，对确定不同车速下齿轮齿间距的合理取值也起到关键作用。

在车辆振动齿轮驱动压电弯曲元位移分段馈能机构的设计中，为了选取齿轮合理的齿间距，需要计算齿轮激励压电弯曲元的平均速度，并由此计算出齿轮单齿激励压电弯曲元的时间，再由这个时间计算压电弯曲元所产生的平均功率。

车辆振动虚位移滤波算法属于一种新型的平滑滤波算法，目的是滤除车辆悬挂振动产生的往复运动中不能对压电弯曲元馈能机构激励以产生功率的“虚位移”。但现有的平滑滤波和限幅滤波都会滤除波形中所有的尖峰成分，包括可以对弯曲元产生激励的尖峰成分。在本发明所述的馈能过程中，振动波形在垂直方向上分段极值的尖峰是可以对弯曲元产生激励的，所需要滤除的是不能产生激励的往复小位移成分。因此虚位移滤波算法的思想确立如下：

(1)确定振动波形中所有的极点y₁，y₂，y₃...y_n；

(2)定义滤波间隔x，取极点y₂、y₃，判断|y₂-y₃|>d，则极点取值向后顺延；反之，扩充极点y₁、y₄，判断y₂与y₄的值，根据y₂与y₄的值选择，①滤除y₃，即对y₂、y₄作直线插值并将下次入口定义为y₁、y₂、y₅、y₆；②判断y₁、y₂与y₃、y₄的斜率，保留斜率较大部分波形，作直线插值滤除斜率较小的部分，并将下次迭代入口定义为y₁、y₄、y₅、y₆。

(3)重复步骤(2)的操作滤除波形中所有极值间隔小于x的点并重新进行直线插值。

x的取值首先应满足加工精度的要求及压电弯曲元最大允许的弯曲形变值10mm（压电弯曲元自由端允许的最大位移量）的要求。