一种集成激振模块与虚拟样机的振动试验台的实现方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及汽车性能检测领域，具体涉及一种集成激振模块与虚拟样机的振动试验台的实现方法。
【背景技术】
[0002]在汽车可靠性试验中，整车道路试验能真实的反映试验结果，但是耗时耗力，经济性不高。为了加快汽车产品的更新换代同时节约成本，越来越多的汽车企业及汽车研究所/院选择进行室内台架试验。室内台架试验主要是利用道路模拟试验台再现等效路面从而进行整车或零部件的可靠性试验，它可以提升试验效率，并且可重复性较好。
[0003]但是现有的振动试验台只有硬件设施，没有相应的软件支持，并且原有的振动试验台功能比较简单，没有将分立的激振模块集成起来，不能较好的模拟汽车在道路上的振动情况，造成在该试验台上测试获得的结果存在很大的误差，不符合实际情况。更重要的是，目前的振动试验台激振对象为悬架与车身的连接点或者悬架/副车架的下摆臂，其激励信号并非作用在轮胎上的路面谱信息，所以需要对其进行转化处理。
[0004]现有的振动试验台功能比较简单，一般只具有正弦激励与随机激励作为道路谱的模拟信号，没有将分立的激振模块集成起来，也就是说各激振模块之间是相互独立的，没有考虑到四轮之间的相干性与延迟效应，因此现有的试验台不能最大化还原汽车整车道路试验的振型情况，造成在该试验台上测试获得的结果与真实值存在很大的误差，不符合实际情况。
[0005]现有的同类试验台不能和虚拟样机形成数据通道以直接提取车辆悬架传递函数，并且也不能由用户通过开放接口直接导入，导致台架试验中直接作用于悬架与车身连接点处的等效路面谱激励无法实现
[0006]例如董远明，马芳武，杨国斌等人的发明专利“一种汽车试验台架(CN103063447A) ”，其主要针对汽车试验台的硬件设备如工装和夹具等进行阐述，并没有将软件嵌入振动试验台；同时董远明，马芳武，杨国斌等人的另一项发明专利“道路模拟试验台(CN103512757A) ”，其将整车作为实验对象，并把道路谱激励作用于车轮来模拟整车道路试验，虽然该方法可以较好的进行台架试验，但其没有考虑到车轮之间的相干关系以及前后轮之间的激励相位差，并且将车轮引入台架试验系统增加了试验工作量。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种集成激振模块与虚拟样机的振动试验台的实现方法，通过MATLAB算法编程，设计了一种通过虚拟样机接口提取传递函数或用户自定义函数作为激励转化特征(设有专用数据库)，从而通过从虚拟样机中提取道路谱激励由车轮传至悬架与车身连接点处的传递函数(或者由用户自定义函数)作为激励转化函数，这样就可将路面激励转化为悬架与车身连接点处的激励，从而在振动试验台上对车身进行激励，并且不需要附加悬架系统。
[0008]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0009]一种集成激振模块与虚拟样机的振动试验台的实现方法，包括如下步骤:
[0010]S1、路面谱的生成，在考虑了四轮相干性的前提下，生成了路面谱时域模型；
[0011]SI 1、定义算法参数；
[0012]S12、以左前轮为基础，根据四轮相干性生成标准路面谱；
[0013]S13、生成随机路面谱:利用MATLAB编程，将高斯白噪声信号通过滤波器生成符合要求的随机信号，以此来模拟路面的随机激励输入。
[0014]S2、通过MATLAB算法编程，设计轮胎到悬架的传递函数，将试验测得的悬架传递函数的数据进行处理，分别得出经过传递函数以后的位移信号，并将位移信号传递到悬架上;
[0015]S3、根据试验测定的位移和电压的对应关系，将路面谱的位移信号转化为电压信号。
[0016]其中，所述算法参数包括
[0017]空间频率上下值nl，nh:有效频带的上限和下限要在国家规定的标准路谱范围之内 nl = 0.0llm 1 nh = 2.83m S
[0018]参考空间频率:国标规定值n0 = 0.1m S
[0019]路面不平度系数Gq (nO):与国家标准规定的标准路面谱等级相对应，根据需要选择不同等级对应的路面不平度系数；
[0020]车速V:汽车常用车速10_50m/s ；
[0021]轴距L1、轮距B:根据试验车型确定；
[0022]频率的上下限值fl，fh:根据公式f = n*v，当v = 10m/s时，计算出的频率范围为:0.11?28.3Hz，当V = 50m/s时，计算出的频率范围为:0.55?141.5Hz，基于信号只需要覆盖车的固有频率即可，取信号的频率范围为:0.55?28.3Hz ;
[0023]采样频率fs:根据采样定理，采样频率应大于原信号最大频率的两倍fs> 2f h =2*28.3 = 56.6Hz，又考虑到设备的分辨率和算法速度，取fs = 512Hz ;
[0024]采样点数N。
[0025]其中，所述的传递函数根据公式H = |mag|*exp(i*pha)求得，式中，mag为幅值，pha为相位。
[0026]其中，幅值(mag)和相位(pha)通过试验测得的车轮到悬架上至点的数据计算所得。
[0027]其中，路面谱为空间频率谱，即路面不平度与路面空间频率的关系，可以转换为路面不平度随路面长度的关系，考虑汽车的运行，可以进一步转为路面不平度与时间之间的关系。车辆的平顺性能评价主要是在时域上进行，因此路面的输入也应根据标准中相应的路面等级用时域数据表示，路面时域模型即为通过一定的数值模拟方法将随机激励表示为路面不平度和时间的关系的数学模型
[0028]本发明具有以下有益效果:
[0029]针对汽车路面仿真激励(四通道)试验台，基于GB/T 7031-2005生成路面不平度仿真激励信号并转化为电压信号；将路面不平度仿真激励信号经由悬架传递函数转换为车身连接点激励；悬架传递函数由对应车型的虚拟样机中提取，为此设计专用数据接口建立试验台与虚拟样机之间的数据通道；悬架传递函数还可通过开放接口由用户自定义导入；同时建立车辆悬架传递函数数据库，并将所提取或导入的传递函数存入该数据库以备试验台调用；在考虑四轮之间的相干关系以及悬架和车轮之间的激励转化的情况下，使汽车能在振动试验台上完成试验测试，且不用将非线性特性较为严重的悬架系统引入试验台，保证了较高的试验精度与试验复现度。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例中B级路面谱的时域不平度。
[0031]图2为本发明实施例中B级