[發(fā)明專利]一種基于逆Wilson方法的路面起伏擾動識別方法

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• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110020499A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 姜金輝;羅淑一;李俊;楊泓基;張方;王軻;何歡;陳國平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司 32261
• 代理人: 胡思棉

本發(fā)明公開了一種基于逆Wilson方法的路面起伏擾動識別方法，通過建立路面起伏擾動模型，采用四自由度半車模型，得到車輛的運動微分方程，根據(jù)逆Wilson方法，求解如下t+θΔt時刻的遞推方程，計算載荷F，識別路面起伏擾動，根據(jù)識別出的載荷F，利用復合高斯積分計算路面起伏擾動參數(shù)。本方法僅利用車輛的動態(tài)特性以及在許多傳統(tǒng)路面起伏擾動評估方法中容易收集的車輛振動加速度，相較于傳統(tǒng)方法更節(jié)約時間，具有很高精度且易于實現(xiàn)。

技術領域

本發(fā)明涉及涉及動載荷識別技術領域，特別涉及到針對路面起伏擾動識別，一種基于Wilson逆問題的載荷識別技術與復合高斯積分相結(jié)合的方法進行識別。

背景技術

路面起伏是檢測路面質(zhì)量的重要指標之一，它反映了道路表面起伏變化程度、凹凸不平程度以及高程趨勢走向，這種起伏變化會影響到在道路上行駛車輛的舒適性、穩(wěn)定性，并且對車輛動力特性會產(chǎn)生一定影響。

路面起伏擾動作為一種重要的垂直輸入載荷，在車輛動力學設計和疲勞壽命中起著非常重要的作用，其測定方法主要有兩種：一種是利用基于以往調(diào)查的適當?shù)耐ㄓ米V密度函數(shù)來模擬路面起伏擾動；另一種方法是利用一些高精度的測量設備和方法直接測量路面起伏。傳統(tǒng)模擬方法工作量大，較為費時；利用測量設備直接測量的方法則需要對儀器的精度提出比較高的要求，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是運用逆Wilson的方法在時間域內(nèi)對路面起伏擾動進行識別，根據(jù)測量的響應數(shù)據(jù)和半車模型的動態(tài)參數(shù)，結(jié)合Wilson載荷識別方法和復合高斯積分識別路面起伏擾動，該方法具有較高的精度且時間成本較低，適合于路面起伏擾動的識別。

為到達上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

基于逆Wilson和復合高斯積分方法進行路面起伏擾動的識別，具體實施步驟如下：

步驟1：建立路面起伏擾動模型：

采用四自由度半車模型，得到車輛的運動微分方程如下：

其中，M是質(zhì)量矩陣，K是剛度矩陣，C是阻尼矩陣，F(xiàn)是載荷矩陣，U是位移矩陣，是速度矩陣，是加速度矩陣，x,θ,y_f,y_r為半車模型的四個自由度。

其中mc：車輛總質(zhì)量，Ic：轉(zhuǎn)動慣量，mtf：前簧下質(zhì)量，mtr：后簧下質(zhì)量，cf：前懸架線性阻尼率，cr：后懸架線性阻尼率，kf：前懸架彈簧剛度，kr：后懸架彈簧鋼度，a：前輪到質(zhì)心的距離，b：后輪到質(zhì)心的距離，ctf：前輪阻尼率，ctr：后輪阻尼率，ktf：前輪彈簧剛度，ktr：后輪彈簧剛度，zf：前輪的道路位移激勵，zr：后輪的道路位移激勵，zf的一階導數(shù)，即前輪的道路速度激勵，zr的一階導數(shù)，即后輪的道路速度激勵。

步驟2：計算載荷：

根據(jù)逆Wilson方法，求解如下t+θΔt時刻的遞推方程，計算載荷F。

其中，為等效剛度矩陣，u(t+θΔt)是t+θΔt時刻的位移矩陣，為總等效激勵，Q(t+Δt)為t+Δt時刻的載荷矩陣，Q(t)為t時刻的載荷矩陣，Δt為采樣間隔，θ為Wilson參數(shù)，u(t)分別為t時刻的位移、速度、加速度矩陣。

步驟3：識別路面起伏擾動：

根據(jù)識別出的載荷F，利用復合高斯積分計算路面起伏擾動參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中：

在步驟2計算載荷F中包括：