基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法
发布时间：2021-11-27 14:44
针对实测道路功率谱密度频率结构不同与汽车行驶速度变化引起的非平稳问题,分析了现有路面不平度模型的准确性,提出了一种基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法;结合白噪声生成方法和离散功率谱密度的计算公式,推导出了能够确保路面不平度计算功率谱与设计功率谱完全吻合的Band-Limited White Noise模块参数设定方法;通过不同设定值组合的白噪声功率谱密度与路面不平度功率谱密度计算结果对比,验证了所提出的Band-Limited White Noise模块参数设定值的准确性;为解决频率指数不等于2的空间域内非平稳路面不平度建模问题,提出了由1个基准项和若干个精度校正项组成,且调制传递函数模的平方逼近具有任意频率指数的道路功率谱表达式;为获取考虑车速变化影响的频率时变的时域内非平稳路面不平度输入模型,基于空间路面不平度固定不变的原理,提出了利用查表法,获得变车速工况下时域内非平稳路面不平度;通过空间域内非平稳路面不平度建模及考虑车速变化的非平稳路面不平度建模应用,验证了所提建模方法的优越性。研究结果表明:使用基于调制白噪声的非平稳路面不平度建模方法构建的空间域路面不平度功率谱...
【文章来源】：交通运输工程学报. 2020,20(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
白噪声功率谱密度曲线对比
图1 白噪声功率谱密度曲线对比由图1可知:生成白噪声功率谱密度计算频带为采样频带设计值的1/2,在计算频带内功率谱密度计算值等于功率谱密度设计值的2倍,即要生成功率谱密度为1 m、频带为[0,2.83] m-1的白噪声,Band-Limited White Noise模块的功率谱密度设计值与采样间隔设计值应分别为1 m与2×2.83 m-1;由于功率谱密度计算方法的原因,当白噪声的采样频率设定值小于计算采样频率时,会在采样频率设定值1/2之外出现实际上没有的谱值,同时在计算频带内接近该采样频率设计值1/2的地方出现谱值减小,而呈现计算误差,因此,为提高计算精度,需要让白噪声采样频率设计值等于计算采样频率。
为了考察过大采样频率设计值对路面不平度建模质量的影响,将路面不平度及其导数的功率谱密度(即路面白噪声)描述如图3所示,其中,路面不平度系数不变,采样频率设计为路面空间上截止频率的4倍。由图3(a)可知:超出设计频带之外的路面不平度的功率谱密度快速变小且远小于其设计频带的谱值。由图3(b)可知:超出设计频带之外的路面白噪声的功率谱密度仍然等于其在设计频带内的谱值。路面白噪声是地面不平度对汽车车轮的速度输入,过大采样频率设定值会增大路面对汽车车轮速度输入的总能量,而加剧整个汽车系统的振动。由于上述额外增加的速度输入总能量,实际并不存在,因此,增大采样频率设定值会导致路面不平度建模质量下降。综上所述,路面不平度系数与频带分别为Gq(I)(n0)与[nmin,nmax]的路面不平度,应按式(6)建模,才能保证功率谱的设计值与计算值相吻合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]路面国际不平度指数的两种描述及其应用[J]. 张振伟,陈涛,王文竹,赵旗,李杰. 汽车工程. 2020(08)
[2]基于傅里叶逆变换的三维随机路面建模与仿真[J]. 余贵,周兴林,董菊明,董泽蛟. 重庆大学学报. 2020(10)
[3]基于Simulink的随机路面建模及验证[J]. 杨明远,冯金芝,张启涛. 农业装备与车辆工程. 2019(12)
[4]基于T-S模糊模型的车辆电液悬架系统H∞控制[J]. 余曼,周辰雨,魏朗,赵轩,余强. 中国公路学报. 2018(08)
[5]路面不平度的数值模拟仿真研究[J]. 王鹏利. 轻工科技. 2017(04)
[6]滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真[J]. 殷珺,陈辛波,吴利鑫,刘怡伶. 同济大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]基于滤波技术的非线性Backstepping主动悬架控制[J]. 周辰雨,余强,张凯. 长安大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]路面功率谱密度换算及不平度建模理论研究[J]. 杜峰,葛晓成,陈翔,丁金全. 振动.测试与诊断. 2015(05)
[9]时空相关路面不平度时域模型仿真研究[J]. 王亚,陈思忠,郑凯锋. 振动与冲击. 2013(05)
[10]基于时域模型的路面平整度模拟(英文)[J]. 钮凯健,李昶. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(03)
博士论文
[1]车辆道路数值模拟与仿真研究[D]. 张永林.华中科技大学 2010
本文编号：3522496
【文章来源】：交通运输工程学报. 2020,20(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
白噪声功率谱密度曲线对比
图1 白噪声功率谱密度曲线对比由图1可知:生成白噪声功率谱密度计算频带为采样频带设计值的1/2,在计算频带内功率谱密度计算值等于功率谱密度设计值的2倍,即要生成功率谱密度为1 m、频带为[0,2.83] m-1的白噪声,Band-Limited White Noise模块的功率谱密度设计值与采样间隔设计值应分别为1 m与2×2.83 m-1;由于功率谱密度计算方法的原因,当白噪声的采样频率设定值小于计算采样频率时,会在采样频率设定值1/2之外出现实际上没有的谱值,同时在计算频带内接近该采样频率设计值1/2的地方出现谱值减小,而呈现计算误差,因此,为提高计算精度,需要让白噪声采样频率设计值等于计算采样频率。
为了考察过大采样频率设计值对路面不平度建模质量的影响,将路面不平度及其导数的功率谱密度(即路面白噪声)描述如图3所示,其中,路面不平度系数不变,采样频率设计为路面空间上截止频率的4倍。由图3(a)可知:超出设计频带之外的路面不平度的功率谱密度快速变小且远小于其设计频带的谱值。由图3(b)可知:超出设计频带之外的路面白噪声的功率谱密度仍然等于其在设计频带内的谱值。路面白噪声是地面不平度对汽车车轮的速度输入,过大采样频率设定值会增大路面对汽车车轮速度输入的总能量,而加剧整个汽车系统的振动。由于上述额外增加的速度输入总能量,实际并不存在,因此,增大采样频率设定值会导致路面不平度建模质量下降。综上所述,路面不平度系数与频带分别为Gq(I)(n0)与[nmin,nmax]的路面不平度,应按式(6)建模,才能保证功率谱的设计值与计算值相吻合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]路面国际不平度指数的两种描述及其应用[J]. 张振伟,陈涛,王文竹,赵旗,李杰. 汽车工程. 2020(08)
[2]基于傅里叶逆变换的三维随机路面建模与仿真[J]. 余贵,周兴林,董菊明,董泽蛟. 重庆大学学报. 2020(10)
[3]基于Simulink的随机路面建模及验证[J]. 杨明远,冯金芝,张启涛. 农业装备与车辆工程. 2019(12)
[4]基于T-S模糊模型的车辆电液悬架系统H∞控制[J]. 余曼,周辰雨,魏朗,赵轩,余强. 中国公路学报. 2018(08)
[5]路面不平度的数值模拟仿真研究[J]. 王鹏利. 轻工科技. 2017(04)
[6]滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真[J]. 殷珺,陈辛波,吴利鑫,刘怡伶. 同济大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]基于滤波技术的非线性Backstepping主动悬架控制[J]. 周辰雨,余强,张凯. 长安大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]路面功率谱密度换算及不平度建模理论研究[J]. 杜峰,葛晓成,陈翔,丁金全. 振动.测试与诊断. 2015(05)
[9]时空相关路面不平度时域模型仿真研究[J]. 王亚,陈思忠,郑凯锋. 振动与冲击. 2013(05)
[10]基于时域模型的路面平整度模拟(英文)[J]. 钮凯健,李昶. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(03)
博士论文
[1]车辆道路数值模拟与仿真研究[D]. 张永林.华中科技大学 2010
本文编号：3522496
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3522496.html
