一種集成激振模塊與虛擬樣機的振動試驗臺的實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車性能檢測領域，具體涉及一種集成激振模塊與虛擬樣機的振動試驗臺的實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]在汽車可靠性試驗中，整車道路試驗能真實的反映試驗結果，但是耗時耗力，經(jīng)濟性不高。為了加快汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代同時節(jié)約成本，越來越多的汽車企業(yè)及汽車研究所/院選擇進行室內(nèi)臺架試驗。室內(nèi)臺架試驗主要是利用道路模擬試驗臺再現(xiàn)等效路面從而進行整車或零部件的可靠性試驗，它可以提升試驗效率，并且可重復性較好。
[0003]但是現(xiàn)有的振動試驗臺只有硬件設施，沒有相應的軟件支持，并且原有的振動試驗臺功能比較簡單，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情況，造成在該試驗臺上測試獲得的結果存在很大的誤差，不符合實際情況。更重要的是，目前的振動試驗臺激振對象為懸架與車身的連接點或者懸架/副車架的下擺臂，其激勵信號并非作用在輪胎上的路面譜信息，所以需要對其進行轉(zhuǎn)化處理。
[0004]現(xiàn)有的振動試驗臺功能比較簡單，一般只具有正弦激勵與隨機激勵作為道路譜的模擬信號，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立的，沒有考慮到四輪之間的相干性與延遲效應，因此現(xiàn)有的試驗臺不能最大化還原汽車整車道路試驗的振型情況，造成在該試驗臺上測試獲得的結果與真實值存在很大的誤差，不符合實際情況。
[0005]現(xiàn)有的同類試驗臺不能和虛擬樣機形成數(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入，導致臺架試驗中直接作用于懸架與車身連接點處的等效路面譜激勵無法實現(xiàn)
[0006]例如董遠明，馬芳武，楊國斌等人的發(fā)明專利“一種汽車試驗臺架(CN103063447A) ”，其主要針對汽車試驗臺的硬件設備如工裝和夾具等進行闡述，并沒有將軟件嵌入振動試驗臺；同時董遠明，馬芳武，楊國斌等人的另一項發(fā)明專利“道路模擬試驗臺(CN103512757A) ”，其將整車作為實驗對象，并把道路譜激勵作用于車輪來模擬整車道路試驗，雖然該方法可以較好的進行臺架試驗，但其沒有考慮到車輪之間的相干關系以及前后輪之間的激勵相位差，并且將車輪引入臺架試驗系統(tǒng)增加了試驗工作量。

【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的振動試驗臺的實現(xiàn)方法，通過MATLAB算法編程，設計了一種通過虛擬樣機接口提取傳遞函數(shù)或用戶自定義函數(shù)作為激勵轉(zhuǎn)化特征(設有專用數(shù)據(jù)庫)，從而通過從虛擬樣機中提取道路譜激勵由車輪傳至懸架與車身連接點處的傳遞函數(shù)(或者由用戶自定義函數(shù))作為激勵轉(zhuǎn)化函數(shù)，這樣就可將路面激勵轉(zhuǎn)化為懸架與車身連接點處的激勵，從而在振動試驗臺上對車身進行激勵，并且不需要附加懸架系統(tǒng)。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為:
[0009]一種集成激振模塊與虛擬樣機的振動試驗臺的實現(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，生成了路面譜時域模型；
[0011]SI 1、定義算法參數(shù)；
[0012]S12、以左前輪為基礎，根據(jù)四輪相干性生成標準路面譜；
[0013]S13、生成隨機路面譜:利用MATLAB編程，將高斯白噪聲信號通過濾波器生成符合要求的隨機信號，以此來模擬路面的隨機激勵輸入。
[0014]S2、通過MATLAB算法編程，設計輪胎到懸架的傳遞函數(shù)，將試驗測得的懸架傳遞函數(shù)的數(shù)據(jù)進行處理，分別得出經(jīng)過傳遞函數(shù)以后的位移信號，并將位移信號傳遞到懸架上;
[0015]S3、根據(jù)試驗測定的位移和電壓的對應關系，將路面譜的位移信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
[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)定的標準路譜范圍之內(nèi) nl = 0.0llm 1 nh = 2.83m S
[0018]參考空間頻率:國標規(guī)定值n0 = 0.1m S
[0019]路面不平度系數(shù)Gq (nO):與國家標準規(guī)定的標準路面譜等級相對應，根據(jù)需要選擇不同等級對應的路面不平度系數(shù)；
[0020]車速V:汽車常用車速10_50m/s ；
[0021]軸距L1、輪距B:根據(jù)試驗車型確定；
[0022]頻率的上下限值fl，fh:根據(jù)公式f = n*v，當v = 10m/s時，計算出的頻率范圍為:0.11?28.3Hz，當V = 50m/s時，計算出的頻率范圍為:0.55?141.5Hz，基于信號只需要覆蓋車的固有頻率即可，取信號的頻率范圍為:0.55?28.3Hz ;
[0023]采樣頻率fs:根據(jù)采樣定理，采樣頻率應大于原信號最大頻率的兩倍fs> 2f h =2*28.3 = 56.6Hz，又考慮到設備的分辨率和算法速度，取fs = 512Hz ;
[0024]采樣點數(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)通過試驗測得的車輪到懸架上至點的數(shù)據(jù)計算所得。
[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系，可以轉(zhuǎn)換為路面不平度隨路面長度的關系，考慮汽車的運行，可以進一步轉(zhuǎn)為路面不平度與時間之間的關系。車輛的平順性能評價主要是在時域上進行，因此路面的輸入也應根據(jù)標準中相應的路面等級用時域數(shù)據(jù)表示，路面時域模型即為通過一定的數(shù)值模擬方法將隨機激勵表示為路面不平度和時間的關系的數(shù)學模型
[0028]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]針對汽車路面仿真激勵(四通道)試驗臺，基于GB/T 7031-2005生成路面不平度仿真激勵信號并轉(zhuǎn)化為電壓信號；將路面不平度仿真激勵信號經(jīng)由懸架傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為車身連接點激勵；懸架傳遞函數(shù)由對應車型的虛擬樣機中提取，為此設計專用數(shù)據(jù)接口建立試驗臺與虛擬樣機之間的數(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入；同時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)庫以備試驗臺調(diào)用；在考慮四輪之間的相干關系以及懸架和車輪之間的激勵轉(zhuǎn)化的情況下，使汽車能在振動試驗臺上完成試驗測試，且不用將非線性特性較為嚴重的懸架系統(tǒng)引入試驗臺，保證了較高的試驗精度與試驗復現(xiàn)度。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例中B級路面譜的時域不平度。
[0031]圖2為本發(fā)明實施例中B級