基于国际不平度指数和车辆振动响应的路面统计特性幂函数模型识别
发布时间：2021-05-31 22:24
随着我国经济的快速发展,人们生活水平日益提高,全国公路总里程数和汽车保有量也逐年增加。路面不平度,与人们生活息息相关,不仅是道路工程领域的研究热点,还是车辆工程领域的研究内容。因此,准确描述路面不平度至关重要。国际不平度指数和路面不平度功率谱密度是描述路面不平度常用的两个指标。前者,将车辆响应与路面不平度描述很好地结合了起来,多用于道路工程;后者,在频域内描述了路面波长分布,多用于车辆工程,其中,路面不平度功率谱密度幂函数模型已经成为反映路面不平信息的标准模型。因此,利用国际不平度指数是车辆振动响应的属性,将其由道路工程引入到车辆工程,应用于基于车辆振动响应的路面不平度功率谱密度幂函数模型识别是很有必要的。本文重点对路面不平度功率谱密度幂函数模型识别进行研究,以国际不平度指数的时间域和空间域描述以及频率域描述为基础,结合车辆振动响应,提出路面不平度功率谱密度幂函数模型识别的新方案,通过试验,验证新方案的正确性和有效性,本文研究的主要内容为:（1）国际不平度指数的时间域和空间域描述建立了1/4车辆振动模型,推导了国际不平度指数的时间域求解过程,给出了国际不平度指数的时间域描述;利用变量由...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：204 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 路面不平度及其重要性
1.1.1 路面不平度
1.1.2 路面不平度的重要性
1.2 路面不平度研究综述
1.2.1 路面不平度研究主要内容
1.2.2 路面不平度测量综述
1.2.3 路面不平度描述综述
1.2.4 路面不平度重构综述
1.2.5 路面不平度识别综述
1.3 路面不平度两种主要描述及其关系分析
1.3.1 国际不平度指数
1.3.2 路面统计特性的功率谱密度
1.3.3 两种描述的关系分析
1.4 本文研究的主要内容和意义
1.4.1 本文研究的主要内容
1.4.2 本文的研究意义
第2章 国际不平度指数的时间域和空间域描述
2.1 数学基础
2.1.1 矩阵指数函数及其主要性质
2.1.2 矩阵指数函数求解的泰勒级数展开方法
2.1.3 矩阵指数函数求解的缩放和平方Padé方法
2.1.4 矩阵指数函数求解的精细方法
2.1.5 变量的时间域和空间域变换
2.2 国际不平度指数的时间域描述
2.2.1 国际不平度指数时间域的两种表示
2.2.2 时间域微分方程
2.2.3 时间域状态方程
2.2.4 时间域状态方程的变化
2.2.5 时间域状态方程的离散
2.2.6 时间域状态方程求解的初始化
2.3 国际不平度指数的空间域描述
2.3.1 国际不平度指数空间域的两种表示
2.3.2 空间域状态方程及其离散
2.3.3 空间域状态方程求解的初始化
2.4 国际不平度指数两种描述总结、求解标准和新方案
2.4.1 国际不平度指数两种描述的总结
2.4.2 国际不平度指数的求解标准
2.4.3 国际不平度指数求解的新方案
2.5 基于实测路面数据的国际不平度指数确定
2.5.1 美国LTPP项目路面数据
2.5.2 国际不平度指数两种描述的应用
2.5.3 国际不平度指数求解新方案的分析
2.6 本章小结
第3章 国际不平度指数的频率域描述
3.1 一种特殊随机变量的数字特征
3.1.1 零期望正态分布及其数字特征
3.1.2 零期望正态分布绝对值的分布
3.1.3 零期望正态分布绝对值分布的数字特征
3.2 国际不平度指数的频率域描述
3.2.1 路面不平度的空间频率功率谱密度
3.2.2 路面激励的时间频率功率谱密度
3.2.3 1/4 车辆2自由度模型的频率响应
3.2.4 悬架动挠度速度的频率响应
3.2.5 悬架动挠度速度的统计特性
3.2.6 国际不平度指数的两种频率域表示
3.3 两种特殊表示的国际不平度指数频率域描述
3.3.1 幂函数表示的路面不平度功率谱密度
3.3.2 幂函数表示的国际不平度指数
3.3.3 路面不平度系数和频率指数影响分析
3.3.4 标准表示的国际不平度指数
3.3.5 标准表示的路面分类新方法
3.4 基于实测路面数据的国际不平度指数频率域描述分析
3.4.1 LTPP实测路面数据的选取
3.4.2 分析方案设计
3.4.3 结果分析
3.5 本章小结
第4章 路面统计特性幂函数模型参数求取方法研究
4.1 广义国际不平度指数及其空间频率域研究
4.1.1 广义国际不平度指数的引入
4.1.2 空间频率域仿真方案设计
4.1.3 广义国际不平度指数的空间频率域仿真
4.1.4 广义国际不平度指数空间频率响应的幅频特性分析
4.2 路面统计特性幂函数模型参数的求取
4.2.1 广义国际不平度指数的时间频率表示
4.2.2 频率指数的求取
4.2.3 路面不平度系数的求取
4.3 时间频率域幂函数模型参数求取的分析
4.3.1 分析方案设计
4.3.2 时间频率域内仿真结果分析
4.4 时间域幂函数模型参数求取的分析
4.4.1 路面不平度时间域数据的重构
4.4.2 分析方案设计
4.4.3 第1种方案下时间域结果分析
4.4.4 第2种方案下时间域结果分析
4.5 空间域幂函数模型参数求取的分析
4.5.1 基于实测路面数据的分析方案设计
4.5.2 基于标准拟合结果分析
4.5.3 基于空间域求取结果和对比分析
4.6 本章小结
第5章 平面振动响应量与两种国际不平度指数关系研究
5.1 轿车6自由度平面系统的模型
5.1.1 力学模型
5.1.2 数学模型
5.1.3 振动响应量
5.2 轿车6自由度平面系统仿真的虚拟激励法
5.2.1 前后车轮虚拟路面激励
5.2.2 系统频率响应
5.2.3 虚拟振动响应量
5.2.4 振动响应量的功率谱密度和均方根值
5.3 振动响应量的影响因素分析
5.3.1 分析方案设计
5.3.2 分析方案实现
5.3.3 影响因素结果分析
5.4 统计分析软件SPSS
5.4.1 SPSS概述
5.4.2 SPSS相关分析
5.4.3 SPSS回归分析
5.5 振动响应量与两种国际不平度指数的统计分析
5.5.1 统计分析方案设计
5.5.2 相关分析
5.5.3 回归分析
5.6 本章小结
第6章 空间振动响应量与两种国际不平度指数关系研究
6.1 轿车11自由度空间系统的振动模型
6.1.1 力学模型
6.1.2 数学模型
6.1.3 振动响应量
6.2 轿车11自由度空间系统仿真的虚拟激励法
6.2.1 空间四轮虚拟路面激励的构造
6.2.2 虚拟振动响应量
6.2.3 振动响应量的功率谱密度和均方根值
6.3 振动响应量的影响因素分析
6.3.1 分析方案设计
6.3.2 影响因素结果分析
6.4 振动响应量与两种国际不平度指数的统计分析
6.4.1 相关分析
6.4.2 回归分析
6.5 本章小结
第7章 路面统计特性幂函数模型的识别研究
7.1 平面振动响应量与空间振动响应量的仿真对比
7.1.1 常规振动响应量的仿真对比
7.1.2 特殊振动响应量的仿真对比
7.2 振动响应量的选取
7.2.1 振动响应量选取的依据
7.2.2 振动响应量的确定
7.3 路面统计特性幂函数模型识别方案的提出与试验
7.3.1 识别方案的提出
7.3.2 试验方案设计
7.3.3 试验数据处理
7.3.4 识别结果分析
7.4 本章小结
第8章 全文总结与展望
8.1 全文总结
8.2 全文的创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的科研成果与参加的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略[J]. 巩明德,颜鑫. 西安交通大学学报. 2019(02)
[2]不平整激励下机场道面和公路路面平整度评价综合分析[J]. 凌建明,刘诗福,袁捷,雷晓萍. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]基于整车模型的沥青路面平整度评价方法[J]. 苏曼曼,张洪亮. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]小波分析在AR模型重构路面不平度中的应用[J]. 谢明祥. 南昌工程学院学报. 2017(01)
[5]精细积分方法研究综述[J]. 高强,谭述君,钟万勰. 中国科学:技术科学. 2016(12)
[6]基于激光测距的路面平整度检测系统的设计[J]. 曹桂芳,张佳鹏,郭晓澎. 数字技术与应用. 2016(06)
[7]基于辨识路面的矿用自卸车平顺性优化[J]. 朱一帆,谷正气,张沙. 振动与冲击. 2015(13)
[8]基于自适应神经模糊网络的路面识别技术[J]. 秦也辰,管继富,顾亮,李毅,刘锐. 北京理工大学学报. 2015(05)
[9]基于GA-BP网络的矿山路面不平度辨识[J]. 谷正气,朱一帆,张沙,马骁骙. 中国机械工程. 2014(23)
[10]路面不平度时域模型模拟方法研究[J]. 何宁,石成英,周保顺. 环境技术. 2014(03)
博士论文
[1]基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究[D]. 秦也辰.北京理工大学 2016
[2]车辆道路数值模拟与仿真研究[D]. 张永林.华中科技大学 2010
[3]汽车行驶平顺性建模与仿真的新方法研究及应用[D]. 秦玉英.吉林大学 2009
[4]精细积分方法的改进及其在动力学与控制中的应用[D]. 谭述君.大连理工大学 2009
[5]重载汽车—路面—路基耦合系统动力学研究[D]. 李韶华.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于车辆响应识别路面不平度的神经网络方法研究[D]. 谷盛丰.吉林大学 2018
[2]六轴半挂汽车列车平顺性和道路友好性的仿真与多目标优化[D]. 杨昆.吉林大学 2017
[3]考虑电机激励的轮毂电机驱动电动汽车平顺性分析与多目标优化[D]. 王培德.吉林大学 2017
[4]面向品质动力学的路面激励实时模型建模研究[D]. 敬婕.吉林大学 2016
[5]装有平衡悬架的半挂汽车列车平顺性仿真与分析[D]. 李雪.吉林大学 2015
[6]基于加权纵断面的路面平整度评价方法研究[D]. 马蓉蓉.东南大学 2015
[7]路面频率与车辆载荷自适应半主动悬架控制研究[D]. 余五辉.吉林大学 2014
[8]多轴重型特种汽车在不同路面下振动性能的仿真与评价[D]. 朱延蕾.吉林大学 2014
[9]基于乘车舒适性的高速公路路面平整度评价方法研究[D]. 王雪如.北京工业大学 2014
[10]基于整车模型的沥青路面平整度评价方法研究[D]. 苏曼曼.长安大学 2014
本文编号：3209082
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：204 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 路面不平度及其重要性
1.1.1 路面不平度
1.1.2 路面不平度的重要性
1.2 路面不平度研究综述
1.2.1 路面不平度研究主要内容
1.2.2 路面不平度测量综述
1.2.3 路面不平度描述综述
1.2.4 路面不平度重构综述
1.2.5 路面不平度识别综述
1.3 路面不平度两种主要描述及其关系分析
1.3.1 国际不平度指数
1.3.2 路面统计特性的功率谱密度
1.3.3 两种描述的关系分析
1.4 本文研究的主要内容和意义
1.4.1 本文研究的主要内容
1.4.2 本文的研究意义
第2章 国际不平度指数的时间域和空间域描述
2.1 数学基础
2.1.1 矩阵指数函数及其主要性质
2.1.2 矩阵指数函数求解的泰勒级数展开方法
2.1.3 矩阵指数函数求解的缩放和平方Padé方法
2.1.4 矩阵指数函数求解的精细方法
2.1.5 变量的时间域和空间域变换
2.2 国际不平度指数的时间域描述
2.2.1 国际不平度指数时间域的两种表示
2.2.2 时间域微分方程
2.2.3 时间域状态方程
2.2.4 时间域状态方程的变化
2.2.5 时间域状态方程的离散
2.2.6 时间域状态方程求解的初始化
2.3 国际不平度指数的空间域描述
2.3.1 国际不平度指数空间域的两种表示
2.3.2 空间域状态方程及其离散
2.3.3 空间域状态方程求解的初始化
2.4 国际不平度指数两种描述总结、求解标准和新方案
2.4.1 国际不平度指数两种描述的总结
2.4.2 国际不平度指数的求解标准
2.4.3 国际不平度指数求解的新方案
2.5 基于实测路面数据的国际不平度指数确定
2.5.1 美国LTPP项目路面数据
2.5.2 国际不平度指数两种描述的应用
2.5.3 国际不平度指数求解新方案的分析
2.6 本章小结
第3章 国际不平度指数的频率域描述
3.1 一种特殊随机变量的数字特征
3.1.1 零期望正态分布及其数字特征
3.1.2 零期望正态分布绝对值的分布
3.1.3 零期望正态分布绝对值分布的数字特征
3.2 国际不平度指数的频率域描述
3.2.1 路面不平度的空间频率功率谱密度
3.2.2 路面激励的时间频率功率谱密度
3.2.3 1/4 车辆2自由度模型的频率响应
3.2.4 悬架动挠度速度的频率响应
3.2.5 悬架动挠度速度的统计特性
3.2.6 国际不平度指数的两种频率域表示
3.3 两种特殊表示的国际不平度指数频率域描述
3.3.1 幂函数表示的路面不平度功率谱密度
3.3.2 幂函数表示的国际不平度指数
3.3.3 路面不平度系数和频率指数影响分析
3.3.4 标准表示的国际不平度指数
3.3.5 标准表示的路面分类新方法
3.4 基于实测路面数据的国际不平度指数频率域描述分析
3.4.1 LTPP实测路面数据的选取
3.4.2 分析方案设计
3.4.3 结果分析
3.5 本章小结
第4章 路面统计特性幂函数模型参数求取方法研究
4.1 广义国际不平度指数及其空间频率域研究
4.1.1 广义国际不平度指数的引入
4.1.2 空间频率域仿真方案设计
4.1.3 广义国际不平度指数的空间频率域仿真
4.1.4 广义国际不平度指数空间频率响应的幅频特性分析
4.2 路面统计特性幂函数模型参数的求取
4.2.1 广义国际不平度指数的时间频率表示
4.2.2 频率指数的求取
4.2.3 路面不平度系数的求取
4.3 时间频率域幂函数模型参数求取的分析
4.3.1 分析方案设计
4.3.2 时间频率域内仿真结果分析
4.4 时间域幂函数模型参数求取的分析
4.4.1 路面不平度时间域数据的重构
4.4.2 分析方案设计
4.4.3 第1种方案下时间域结果分析
4.4.4 第2种方案下时间域结果分析
4.5 空间域幂函数模型参数求取的分析
4.5.1 基于实测路面数据的分析方案设计
4.5.2 基于标准拟合结果分析
4.5.3 基于空间域求取结果和对比分析
4.6 本章小结
第5章 平面振动响应量与两种国际不平度指数关系研究
5.1 轿车6自由度平面系统的模型
5.1.1 力学模型
5.1.2 数学模型
5.1.3 振动响应量
5.2 轿车6自由度平面系统仿真的虚拟激励法
5.2.1 前后车轮虚拟路面激励
5.2.2 系统频率响应
5.2.3 虚拟振动响应量
5.2.4 振动响应量的功率谱密度和均方根值
5.3 振动响应量的影响因素分析
5.3.1 分析方案设计
5.3.2 分析方案实现
5.3.3 影响因素结果分析
5.4 统计分析软件SPSS
5.4.1 SPSS概述
5.4.2 SPSS相关分析
5.4.3 SPSS回归分析
5.5 振动响应量与两种国际不平度指数的统计分析
5.5.1 统计分析方案设计
5.5.2 相关分析
5.5.3 回归分析
5.6 本章小结
第6章 空间振动响应量与两种国际不平度指数关系研究
6.1 轿车11自由度空间系统的振动模型
6.1.1 力学模型
6.1.2 数学模型
6.1.3 振动响应量
6.2 轿车11自由度空间系统仿真的虚拟激励法
6.2.1 空间四轮虚拟路面激励的构造
6.2.2 虚拟振动响应量
6.2.3 振动响应量的功率谱密度和均方根值
6.3 振动响应量的影响因素分析
6.3.1 分析方案设计
6.3.2 影响因素结果分析
6.4 振动响应量与两种国际不平度指数的统计分析
6.4.1 相关分析
6.4.2 回归分析
6.5 本章小结
第7章 路面统计特性幂函数模型的识别研究
7.1 平面振动响应量与空间振动响应量的仿真对比
7.1.1 常规振动响应量的仿真对比
7.1.2 特殊振动响应量的仿真对比
7.2 振动响应量的选取
7.2.1 振动响应量选取的依据
7.2.2 振动响应量的确定
7.3 路面统计特性幂函数模型识别方案的提出与试验
7.3.1 识别方案的提出
7.3.2 试验方案设计
7.3.3 试验数据处理
7.3.4 识别结果分析
7.4 本章小结
第8章 全文总结与展望
8.1 全文总结
8.2 全文的创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的科研成果与参加的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略[J]. 巩明德,颜鑫. 西安交通大学学报. 2019(02)
[2]不平整激励下机场道面和公路路面平整度评价综合分析[J]. 凌建明,刘诗福,袁捷,雷晓萍. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]基于整车模型的沥青路面平整度评价方法[J]. 苏曼曼,张洪亮. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]小波分析在AR模型重构路面不平度中的应用[J]. 谢明祥. 南昌工程学院学报. 2017(01)
[5]精细积分方法研究综述[J]. 高强,谭述君,钟万勰. 中国科学:技术科学. 2016(12)
[6]基于激光测距的路面平整度检测系统的设计[J]. 曹桂芳,张佳鹏,郭晓澎. 数字技术与应用. 2016(06)
[7]基于辨识路面的矿用自卸车平顺性优化[J]. 朱一帆,谷正气,张沙. 振动与冲击. 2015(13)
[8]基于自适应神经模糊网络的路面识别技术[J]. 秦也辰,管继富,顾亮,李毅,刘锐. 北京理工大学学报. 2015(05)
[9]基于GA-BP网络的矿山路面不平度辨识[J]. 谷正气,朱一帆,张沙,马骁骙. 中国机械工程. 2014(23)
[10]路面不平度时域模型模拟方法研究[J]. 何宁,石成英,周保顺. 环境技术. 2014(03)
博士论文
[1]基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究[D]. 秦也辰.北京理工大学 2016
[2]车辆道路数值模拟与仿真研究[D]. 张永林.华中科技大学 2010
[3]汽车行驶平顺性建模与仿真的新方法研究及应用[D]. 秦玉英.吉林大学 2009
[4]精细积分方法的改进及其在动力学与控制中的应用[D]. 谭述君.大连理工大学 2009
[5]重载汽车—路面—路基耦合系统动力学研究[D]. 李韶华.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于车辆响应识别路面不平度的神经网络方法研究[D]. 谷盛丰.吉林大学 2018
[2]六轴半挂汽车列车平顺性和道路友好性的仿真与多目标优化[D]. 杨昆.吉林大学 2017
[3]考虑电机激励的轮毂电机驱动电动汽车平顺性分析与多目标优化[D]. 王培德.吉林大学 2017
[4]面向品质动力学的路面激励实时模型建模研究[D]. 敬婕.吉林大学 2016
[5]装有平衡悬架的半挂汽车列车平顺性仿真与分析[D]. 李雪.吉林大学 2015
[6]基于加权纵断面的路面平整度评价方法研究[D]. 马蓉蓉.东南大学 2015
[7]路面频率与车辆载荷自适应半主动悬架控制研究[D]. 余五辉.吉林大学 2014
[8]多轴重型特种汽车在不同路面下振动性能的仿真与评价[D]. 朱延蕾.吉林大学 2014
[9]基于乘车舒适性的高速公路路面平整度评价方法研究[D]. 王雪如.北京工业大学 2014
[10]基于整车模型的沥青路面平整度评价方法研究[D]. 苏曼曼.长安大学 2014
本文编号：3209082
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