基于車輛模態(tài)特性分析的物理參數(shù)識別研究及其應(yīng)用.pdf

1、如何對車輛的物理參數(shù)進行準確、高效的識別是車輛動力學(xué)研究的重要組成部分，也是車輛動力學(xué)研究的基礎(chǔ)。合適的車輛參數(shù)識別方法可以準確獲得整車的各項物理參數(shù)，為各類車輛動力學(xué)正問題研究提供準確的建模與分析依據(jù)。目前車輛物理參數(shù)識別的研究主要針對如何在部分物理參數(shù)已知的情況下識別其余未知物理參數(shù)，其中大部分方法需要測量車輛的輸入和輸出信號，這使得車輛物理參數(shù)識別方法的應(yīng)用受到了諸多限制。為了克服上述這些局限性，論文提出一種基于車輛模態(tài)特征分析的

2、物理參數(shù)識別方法。該方法首先采用狀態(tài)變量法(SVM)根據(jù)車輛振動的自由衰減的加速度響應(yīng)識別車輛的模態(tài)參數(shù)，然后利用最小二乘方法進一步估算車輛的全部物理參數(shù)。論文從工程應(yīng)用所遇到的實際問題出發(fā)，圍繞基于車輛模態(tài)特征分析的物理參數(shù)識別方法展開，其完成的主要研究成果包括以下幾個方面:
　　(1)根據(jù)七自由度車輛的模態(tài)特征設(shè)計了不同車輪組合的脈沖激勵。通過該組激勵可獲得車輛高信噪比的主模態(tài)振動響應(yīng)，為提高車輛模態(tài)參數(shù)識別的精度提供了數(shù)據(jù)基

3、礎(chǔ)。采用模態(tài)能量法分析了車輛在受到不同的脈沖激勵、隨機激勵作用下振動響應(yīng)的模態(tài)構(gòu)成，為車輛的模態(tài)參數(shù)識別提供了理論基礎(chǔ)。
　　(2)基于對不同脈沖激勵下車輛的加速度響應(yīng)，利用快速傅里葉變換(FFT)方法、Ibrahim時域參數(shù)識別(ITD)方法、改進的Ibrahim時域參數(shù)識別(STD)方法和SVM方法識別車輛的模態(tài)參數(shù)。并討論了車身測點位置測量誤差和車輪脈沖激勵不同步性對模態(tài)參數(shù)識別的影響。通過車身加速度信號的自相關(guān)計算增強了隨

4、機響應(yīng)中車身主導(dǎo)的側(cè)傾振動模態(tài)的弱小信號，利用隨機子空間(SSI)方法識別了車身主導(dǎo)的垂向振動、俯仰振動和側(cè)傾振動的固有頻率。
　　(3)基于SVM方法識別得到車輛的模態(tài)參數(shù)，提出了兩種車輛物理參數(shù)識別方法，分別利用狀態(tài)矩陣元素之間的比值特征關(guān)系和增加質(zhì)量矩陣求逆的方法估算車輛模型的質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣。再利用最小二乘方法可以估算得到七自由度整車模型的物理參數(shù)。接著通過仿真實例討論附加質(zhì)量的測量誤差、車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)的測量誤差、車輛響

5、應(yīng)的噪聲等因素對物理參數(shù)識別結(jié)果的影響。分析表明，論文提出車輛物理參數(shù)識別方法能夠準確和有效地識別七自由度整車模型的各項物理參數(shù)。
　　(4)以某款SUV和校車為例，對論文提出車輛模態(tài)參數(shù)和物理參數(shù)識別方法進行了實驗驗證。結(jié)果表明論文提出的車輛模態(tài)參數(shù)和物理參數(shù)識別方法的正確性。同時形成了完善的車輛模態(tài)參數(shù)和物理參數(shù)識別流程，方便工程應(yīng)用。
　　綜上所述，論文提出的車輛物理參數(shù)識別方法是由車輛的加速度響應(yīng)信號識別其模態(tài)參數(shù)和