基于Matlab的三种路面重构方法对比研究.pdf

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1、第51卷第7期V01．5lNo．7农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2013年7月July2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．07．009基于Matlab的三种路面重构方法对比研究梁伟成1．曹东江2(1．401120重庆市重庆川仪软件有限公司；2．100081北京市北京理工大学机械与车辆学院)[摘要]汽车是一个复杂的非线性动力学系统，在时域范围内研究路面不平度模型极其重要。三角级数法、有理函数法

2、和快速逆傅里叶变换法是最常用的三种路面重构方法。用Matlab软件编写了三种方法的仿真程序．并与标准的功率谱进行了对比。结果表明。三种方法的仿真结果都可以很好地同标准功率谱吻合．模拟的道路数据稳定可靠，都可以方便地应用于汽车的仿真研究。[关键词]路面不平度；仿真；功率谱密度；对比[中图分类号]U416．2[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2013)07—0033—04ComparisonStudyofThreeMethodsforRoadReconstructionBasedonMa

3、tlabLiangWeichen91，CaoDongjian92(1．ChongqingChuanyiInstrumentSoftwareCo．，Ltd．，Chongqing，401120，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)[Abstract]Acarisacomplicatednonlineardynamicalmodel，anditisextremelyi

4、mportanttostudyroadroughnessintimedo．main．Itiscommontoreconstructroadwithtrigonometricmethod，rationalfunctionmethodandinversefastFouriertransformmethod．SimulationprogramsarecompiledwithMatlabsoftware．andsimulationresultarecontrastedwithstandardpowersp

5、ectral．Resultsshowthatsimulationresultbasedoneverymethodwasagreedwellwithstandardpowerspectral．Reconstructionroaddataisreliable，andisconvenienttobeappliedinvehicledevelopment．[Keywords]roadroughness；simulation；powerspectraldensity；comparison0引言路面不平度就是

6、道路对于理想平面的偏离．它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面载荷三者的数值特征。沿道路纵剖面的路面不平度．根据波长可分为长波、短波和粗糙纹理三种类型。其中长波引起车辆的低频振动，短波引起车辆的高频振动，而粗糙纹理引起轮胎的行驶噪声。在道路的横断面上，不平度则表现为车辙和横断面的不平，它引起车辆的侧倾⋯。早期研究汽车的平顺性都是基于线性假设[2]，由于弹簧、减振器、轮胎等元件是非线性元件，使得汽车是一个复杂的非线性系统．基于线性假设将产生较大的误差。研究汽车的动力学系统控制．如悬架控制的半主动控制和

7、主动控制．也需要用时域的仿真模型，故有必要进行路面的时域激励模型研究[引。获得路面不平度最直接的途径是测量．尽管随着计算机技术的发展，路面测试的成本不断下降，但测量所有路面的不平度是一项浩大的工程，收稿日期：2013—03—07修回日期：2013—04—13只可能选择一些典型路段进行测量。借助计算机和信号处理技术，将给定的路面功率谱密度转换为路面不平度，是进行室内台架试验和汽车控制策略验证的必由之路。1路面重构的几种仿真方法产生机理在道路重构仿真的数种方法中[引．选择了最有代表陛的有理函数法、三角

8、级数法和快速逆傅里叶变换法三种进行了对比研究。1．1应用有理函数的道路重构仿真路面不平度激励为随机过程．统计学上常用功率谱密度描述。功率谱密度的表达式有幂函数和有理函数两种．在模型本质结构上两者是统一的。功率谱密度较常用的一种有理函数表达式为以咖寺式中：A、A0_一波数和截止波数；R。——与路面有关的系数[2

9、。此外还有诸如曼(Q)=击和．s(Q)=器等农业装备与车辆工程其中：Q——行程圆频率；d口、Ⅱ、r与路面相关的常数。以最常用的p。。(A)=_{L为例，相应的路面Ao+A2不