汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率的计算方法与流程

技术特征：

1.一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，其特征在于，该方法包括：建立坐标系、布置测点及安装传感器、布置激励点及测量激励点坐标、测量频率响应函数、求解从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵、求解从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量、路试、求解激励功率谱密度矩阵、验证激励功率谱密度矩阵识别有效性、计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率；

所述方法的具体步骤如下：

(1)建立坐标系：在驾驶员和副驾驶位置放置两个假人或与路试人员质量相近的重物，用弹性绳绕过每个车轮将整车吊起，使与所有车轮底部相切平面保持水平；以第j个车轮的轮毂中心为原点o_j，以车辆前进方向为x轴的正方向，以驾驶员左侧方向为y轴的正方向，以竖直向上为z轴的正方向，建立局部空间直角坐标系o_j-xyz，j＝1,2,3…n，n为车轮总数；

(2)布置测点及安装传感器：在每个车轮附近非旋转位置处布置至少两个响应点，设第i个响应点为r_i，i＝1,2,3…m，在每个r_i处安装一个三向加速度传感器；在对车辆振动噪声关心的位置布置目标点，以目标点a为例，根据目标点a测量的物理量属性布置相应类型的传感器；

(3)布置激励点及测量激励点坐标：在第j个车轮轮毂上选择p个激励点,p≥3，设第j个车轮轮毂上的第k个激励点为e_jk，k＝1,2,3…p，测量其在o_j-xyz中的坐标(x_jk,y_jk,z_jk)，构建坐标矩阵T_jk：

$T_{jk}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& -z_{jk}& y_{jk}\\ z_{jk}& 0& -x_{jk}\\ -y_{jk}& x_{jk}& 0\end{array}\right];$

(4)测量频率响应函数：将力锤及各传感器连接至数据采集器，数据采集器连接至便携式计算机。使用力锤在各激励点分别沿平行于o_j-xyz的三个坐标轴方向敲击，得到所有的频率响应函数。设从激励点e_jk的正x方向到响应点r_i的正x方向之间的频率响应函数为h_ixjkx，从激励点e_jk的正x方向到响应点r_i的正y方向之间的频率响应函数为h_iyjkx，从激励点e_jk的正x方向到响应点r_i的正z方向之间的频率响应函数为h_izjkx，从激励点e_jk的正y方向到响应点r_i的正x方向之间的频率响应函数为h_ixjky，从激励点e_jk的正y方向到响应点r_i的正y方向之间的频率响应函数为h_iyjky，从激励点e_jk的正y方向到响应点r_i的正z方向之间的频率响应函数为h_izjky，从激励点e_jk的正z方向到响应点r_i的正x方向之间的频率响应函数为h_ixjkz，从激励点e_jk的正z方向到响应点r_i的正y方向之间的频率响应函数为h_iyjkz，从激励点e_jk的正z方向到响应点r_i的正z方向之间的频率响应函数为h_izjkz，它们组成了从激励点e_jk到响应点r_i的频响矩阵H_ijk；设从激励点e_jk的正x方向到目标点a的频率响应函数为h_ajkx，从激励点e_jk的正y方向到目标点a的频率响应函数为h_ajky，从激励点e_jk的正z方向到目标点a的频率响应函数为h_ajkz，它们组成了从激励点e_jk到目标点a的频率响应函数向量H_ajk；

$H_{ijk}=\left[\begin{array}{ccc}{h}_{ixjkx}& h_{ixjky}& h_{ixjkz}\\ h_{iyjkx}& h_{iyjky}& h_{iyjkz}\\ h_{izjkx}& h_{izjky}& h_{izjkz}\end{array}\right]$

H_ajk＝[h_ajkx h_ajky h_ajkz]；

(5)求解从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵：从o_j到r_i的频响矩阵为

其中，B_ij＝[H_ij1 … H_ijk … H_ijp]，T_j＝[T_j1 … T_jk … T_jp]，

上标T表示转置，上标-1表示矩阵求逆，

所有的H_ij组成了从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵H：

(6)求解从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量：从o_j到目标点a的频率响应函数向量为

其中B_aj＝[H_aj1 … H_ajk … H_ajp]，

所有的H_aj组成了从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量，

H_A＝[H_a1 … H_an]；

(7)路试：保持各响应点及目标点传感器位置及数据采集器各通道连接不变，除去力锤，车辆驾驶员及副驾驶位置坐人，后排座椅空出，使车辆在发动机熄火、变速器挂空挡的状态下在路面以恒定车速行驶，采集各测点时域信号；利用实测时域信号计算响应点响应功率谱密度矩阵S_yy和目标点响应功率谱密度G'_yy；

(8)求解激励功率谱密度矩阵：激励功率谱密度矩阵S_xx＝H^*+·S_yy·H^T+，其中上标*表示复共轭，上标T表示转置，上标+表示广义逆矩阵，采用截断奇异值分解法求解；

(9)验证激励功率谱密度矩阵识别有效性：计算目标点响应功率谱密度与实测目标点响应功率谱密度G'_yy比较，在二者一致性良好的频段，认为激励识别是有效的；

(10)计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率：设S_xx的奇异值分解表示为S_xx＝U·S_x'x'·U^H，其中U为奇异向量矩阵，S_x'x'为奇异值矩阵，上标H表示共轭转置；激励i对目标点响应y的能量贡献率为：

其中u_ii'为U的第i行、第i'列的元素；G_yi'为中的第i'个元素；S_i'i'为S_x'x'的对角线上第i'个元素。

2.根据权利要求1所述的一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，其特征在于：所述方法同时考虑了轮毂中心的激励力和激励力矩。

3.根据权利要求1所述的一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，其特征在于：所述方法采用截断奇异值分解法来求广义逆矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，其特征在于：所述方法采用虚相干系数法来计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率。