汽车减震阻尼的方法

到控制精度#!，即
*
! +$ " ,%&! -%!,! "#$ !"$
（!）
转速分辨率($ 必须高于在$>@A频宽内的 * 分
度，取
($ "（!$$>.!/"?#）*（6／.&1）
（8）
静态转速控制误差#$：
#$ " %#!$.0 "#.$##1
（=）
式中，!#! 为激振频率允许误差，$7 为电机额定转 速。
第’期
周建鹏，等：在用汽车减振器阻尼测试的研究
百度文库
5
户宏!时，"#$ 输出 %&，使继电器 !!得电，!’ 失电，则右电机 (!由接触器 ("!连接到变频器 的输出，用于对汽车右车轮进行激振。
（)）没 有 固 定 的 开 关 频 率，所 以 没 有 一 般 *+( 变频器驱动电机常见的高频噪声。
! 控制程序和测试过程
偏心轮(驱动，其转速由电机提供，受控于变频器。
变频器通过串行通信接口接受计算机的指令，起停
电机，给定和实时控制电机转速。当转速为3# 时，
=
上海工程技术大学学报
第$>卷
测试台的激振频率!! 为： !! "!"#! "!"$!／"#
行过程中电机负荷转矩呈周期性连续变化。要求 负荷转矩变 化 量 小 于 电 机 额 定 转 矩 的 ?#C，并 在 满负荷转 矩 阶 跃 时，动 态 转 速 控 制 误 差 与 静 态 相 当。
? 测试装置和测试要求
从文献［!］中 已 知 采 用 频 响 函 数 拟 合 技 术，可 求取汽车悬挂系统的结构参数［"!，"’，#!，#’］及 减振器阻尼 系 数 $!，这 种 方 法 要 求 建 立 一 个 对 汽 车悬架进行激振的系统，并在不同的激振频率 !%
收稿日期：’""($"#$!"+ 基金项目：上海市教育委员会重点学科第四期资助项目+ 作者简介：周建鹏（!#R"$），男，江苏常州人，讲师，硕士，研
设计的控制程序主体由采样子程序、频响函数
实测值计算子程序、频响函数拟合子程序、调速子
程序和评价子程序组成，整个测试过程完全在计算
机控制下自动完成。测试过程如下：
（’）将汽车驶上测试台，先将前轮安置在测试 平台上。准备对前轴上的减振器进行测试。
（!）选择用户宏’，准备对左侧的减振器进行 测试。
（,）起动电机从’,-./／012开始运行，计算机 在判定转速稳定后，启动采样子程序。
参考文献：
［’］ 周建鹏?新型汽车减振器测试台的研究［=］，!..!全国振动 学会论文集［"］?上海：高等教育电子音像出版社，!..!?
［!］ 韦 勇?汽车减振器阻尼系数与悬挂阻尼比的匹 配［@］?武 汉：武汉工业大学学报，!...?
［,］ 陈怀海?用幂基多项式拟合频响函数的几点技巧［@］?振动工 程学报，!..’?
$!）：
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然后，应 用 以 下 算 式 计 算 出 减 振 器 阻 尼 系 数
9’、悬挂阻尼比#和最小附着力百分比 -012：
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-012 *#$’,（’%"’/（10’）0!:）;2%&3’..4
摘要：介绍一种采用频响函数拟合技术，实现对在用汽车减振器进行阻尼测试的控制系统和操 作过程。并从测试装置和测试要求以及调速控制单元和控制程序等方面对有关问题进行了分析 和讨论。 关键词：汽车减振器；变频器；频响函数；阻尼比 中图分类号：*%)(+((,-+! 文献标识码：.
“!"#$%”&’()*’)+,-,./0),1,)23’4+,56/7(,%7’%8$192":;$)2,
第!V卷第!期 ’""%年(月
上海工程技术大学学报 21*N<.W1MH0.<X0.Y*<YT;NHYZ?1M;<XY<;;NY<XH:Y;<:;
文章编号：!""#$%%%&（’""%）"!$"""($"(
在用汽车减振器阻尼测试方法
T@B+!V<@+! S4G+’""%
周建鹏，陈昌锡，曹永上
（上海工程技术大学 汽车工程学院，上海 ’""(()）
从而完成对该减振器阻尼的测试，并将测试结果存
入相应的测试记录中。
（-）选择用户宏!，准备对右侧的减振器进行 测试。重新启动上述（,）"（8）的测试过程。
（<）提示车辆向前行进，将后轮安置在测试平 台上，准备对后轴上的两个减振器进行测试。重复
（!）"（-）的测试过程。
（<）利用 -012和#，可以对悬挂系统和减振器 性能作出相应的评价，打印输出测试报告［’］。
（3）采样程序对!"（41）和#,（1）进行实时数据采 集，并将这批数据传送给频响函数实测值计算子程
序。
（5）在测试频域为（!,"5）#6内，选取 & 个 !$
（$7’，!，…，% ）的 转 速 进 行 稳 速 和 采 样，并 计 算
出每个 !$ 的频响函数实测值&’$。然后将全部
&’$值送给频响函数拟合子程序。
L@5DG@BC53D45PL@5DG@B7G@9G4E8DL++ <’=>,%-(：A=@LQ4FA@GF8G；KG8OC85LJL@5I8GD8G；KG8OC85LJG8A7@5A8KC5LD3@5；P4E7359G4D3@
根据 ;*H.S.标准，汽车悬架的性能采用最 小附着力百分比 !E35来评价。由于减振器阻尼是 影响悬架性能的主要因素，所以，!E35也常用来评 价在用汽车减振器的性能。但 !E35的大小还和悬 挂 质 量、轮 胎 刚 度，以 及 动 载 荷 等 诸 多 因 素 有 关。 因此，通过对减振器阻尼进行测试，可以对在用汽 车减振器性能做出较全面和准确的评价。
（!）万良方好数的据动态性能。由于偏心轮作用，在运
调速控 制 单 元 的 确 定 关 键 在 变 频 器 的 选 择。 经过分析比较选用了 9))公司的新产品 9D<"## 变频器，它有以下特点：
（$）直接转矩控制（:ED）。在本设计应用中， 电机在大约8.&1的时间内，完成从$8>#6／.&1到 8##6／.&1的分级减速过程，其最低转速为额定转 速的!$C，在此条件下，:ED变频器比 FD速度控 制变频器有更快的响应速度。
万方究数方据向为汽车动力学+
点处，测量动载荷 "&’（D）和振幅 ((（D），然后求取 频响函数实测值 )*#（* 为在’!周期内的离散点 数）：
!! !! )*#
-*+,!""&’（-）L@A’*#-,.-*+,!""&’（-）A35’*#+!/ -*+,!"0(（-）L@A’*#-,.-*+,!"0(（-）A35’*#-
/01*234567859，:0;<:=4596>3，:.1?@596A=459
（:@BB898.CD@E@F3B8;593588G359，H=459=43*53I8GA3DJ@K;593588G359HL385L8，H=459=43’""(()，:=354）
/7()%$5)：*A359D=8MNM（MG8OC85LJN8A7@5A8MC5LD3@5）K3DD359D8L=53OC8，D=3A7478G35DG@PCL8AD=8L@5DG@B AJAD8E45PD=8E8D=@P@K@78G4D3@5K@GD=8D8AD359@K“15:4G”.CD@E@D3I8H=@LQ.FA@GF8GP4E7359G4D3@+ H8I8G4BQ8J7G@FB8EA4G8P3ALCAA8PKG@E 4A78LDA@KD8AD3594774G4DCA，D8AD359G8OC3G8E85D，A788PG89CB4D359
"结 语
有了计算机和高性能变频器的结合，可使交流 异步电机的调速和变载下的恒速要求易于实现，加 上高性能的 =／> 数据采集卡的配合，可以比较理 想地完成频响函数的拟合运算，从而在不解体的条 件下，实现对汽车减振器的阻尼估计，通过对阻尼 比#变化的判断，可对减振器的性能和悬架系统做 出合理和准确的评价，避免误判。
响函数的拟合精度，因此，对变频器具有如下特性
要求。
（$）高 的 静 态 转 速 控 制 精 度 和 转 速 分 辨 率。
在测试频域为（!8"?）@A内，选取 * 个!!（!B$，
!，…，*）的转速进行测量，求得相应的 %&!值，并 按文献［$］中的方法进行拟合后，使得拟合频响函
数值 %! 与频响函数实测值%&!之间的误差+! 达
（!）输出频率的分辨率为#(#$@A，如果采用 =极电机，其转速分辨率为#(86／.&1。
（8）不 带 编 码 盘 时，静 态 转 速 控 制 误 差 为 G#(=C。动态转速控制误差为G#(=C+。
（=）有内置的电抗器和滤波器，并提供短路、 漏电、缺相、过流、过压、过热等多项保护功能，从而 可使变频器的主电路大为简化，如图!所示。
［3］ "AB2#C，"DDEB/F%=，$G2FAB/%=?HGIJB2I1D2FBIF12KD2FAB 2BLFMJBIGIJB2I1D2J:/:0BFB/0B:IG/B0B2F4BE19B［@］?H=NH* O<.<，+://B24:PB，$Q?’<<!?
万方数据
图! 电机控制电路原理图 %&’(! <,37.*0&,H&*’6*.-2.-0-6,-106-I,&6,J&0
（?）有两个用户自定义宏，因此，可适用于一 个变 频 器 切 换 控 制 两 台 电 机。当 选 用 户 宏 $ 时， D@K输出 L%%，通过 ;J+继电器，使继电器 2$得 电，2!失电，左电机 M$由接触器 MD$连接到变 频器的输出，用于对汽车左车轮进行激振；当选用
（!）
测试台的基本组成如图!所示。在测试台面
下方对称装有四个一组的压力传感器!，输出""
!"T 的合成载荷信号；在台面的一端装有位移传
感器’，输出$-T"-T 的振幅信号。两个信号通
过各自的 .／U通道进入计算机进行采样。以获得
计算 )*#所需要的动载荷 #&’（-）、振幅((（-）以 及静载荷 1 的量值。测试台面由偏心距为2 的
! 调速控制单元
图$ 测试台基本组成框图 %&’($ )*+&,,-./-+&0&-1+-2
+3-,4*5+-657607+076
为确保 %&!的精度，必须对!’(（&）和)8（&）进行 同步采样。因此，内插 9／:卡应有高的 9／:转换速 率和脱机数据采集储存能力。
通用计算机通信口配置为 ;<!8!，而变频器通 常为 ;<=>?，所以必须在计算机和变频器之间配置 ;<!8!／=>?接口转换模块 =。变频器用于交流电 机转速的调整与控制。由于电机转速直接影响频
（)）频响函数拟合子程序对频响函数实测值
进行频响函数拟合运算［’］，求出满足式（!）要求的
拟合系数("，)#［’］。
3
3
! ! &$ * )#（+!$）# ("（+!$）"
#*!
"*’
（5）
（8）启 动 评 价 子 程 序，根 据 最 终 的 拟 合 系 数
("、)#，可以 求 出 汽 车 悬 架 结 构 参 数（’’，’!，$’，