08_路面输入及其模型

学
即在规定的带宽内（表8-1）
对功率谱密度进行平均计算
（公式8-1）。
马 天 飞
数据处理
7
数据处理
汽
车 处理后的路面数据
系
➢未经光滑处理的和经过光滑处理的功率谱密度曲线
统
动
力
学
马 天 飞
8
汽
车 多道路面不平度的统计特性
系
➢相关函数
统 动
2 (n) SLR (n) 2
力
SLL (n)SRR (n)
G f 2 Sw ( f )
学
G j 2 G0u
j 0
(0 2f0 )
➢路面不平度位移Zg(t)时域表达式
马 天 飞
Zg t 2f0Zg t 2 G0u wt
17
汽 四轮输入时的考虑
车 ➢对于硬路面、直线行驶状态，后轮与前轮的输入轨迹
系 相同，只是存在一定的时间滞后；
统
➢左右车轮轨迹的相关程度用相关函数描述。
数据处理
汽
车 ➢将信号进行傅立叶变换，可表示为各种波长正弦波组 系 成的集合。
统
动 ➢利用功率谱密度描述路面不平度 力 在频域的统计特性。
学
马 天 飞
6
汽
车 国际标准化组织推荐的路面功率谱
系 ➢实测的典型主干道路面谱密度
统
➢一般采用双对数坐标描述；
动
➢曲线高频部分会出现较大波动，
力
需进行光滑处理；
系数的效果是相同的。
马 天 飞
13
时域模型——积分白噪声
汽
白噪声路面模型
车
➢利用功率谱密度生成路面不平度时域模型，可描述为
系
一个线性系统。
统
动
力
学
➢输入为单位强度的随机白噪声，输出为路面不平度位
移Zg，它的自功率谱密度和频谱分别为
SZg
(
f
)
G0u f2
G
f
2 Sw (
f
)
马 天 飞
Zg () GjW()
汽
车
系 统
第八章
动
力
路面输入及其模型
学
马 天 飞
1
汽 第一节 路面测量技术及数据处理
车
系 路面测量技术
统
➢经典测量技术
动
➢水平仪、标尺
力
➢非接触式路面测量装置
学
➢采用激光或超声波方法。
➢倾斜测量装置
马 天 飞
2
汽
车 ➢路面不平度测量仪
系
➢安装在车体或拖车上
➢拖带的从动轮必须始终与地面接触
统
➢由于从动轮较小较硬，能测量出汽
车
系 ➢路面谱密度的值在低频段趋向平坦； 统 ➢低于下截止频率n0时，谱密度幅值保持恒定。 动 ➢路面谱表达式各参数的选择
力 学
马 天 飞
11
汽
用时间频率代替空间频率
车
➢假设车辆匀速u 行驶
系
频域模型
统 动
S(
f
)
G0u p-1 fp
力
➢此路面谱可以直接作为线性系统频域分析的系统输入。
学
➢非线性系统的路面输入必须为时间域或距离域信号。
车
系
➢路面不平度位移Zg(t)的时域表达式
统
Zg t Gz jwt 2 G0u wt
动
力
➢这就是时域路面输入模型的积分白噪声形式。
学
马 天 飞
16
汽 时域模型——滤波白噪声
车
➢为了真实地反映路面谱低频范围的情况，需引入下截
系
止频率f0，即
统 动 力
SZ( f )
➢传递函数
G0u
f
2
f
2 0
动
力
➢相关函数γ(n)在频域
学
内描述了左右轨迹不平
度中频率为n的分量之
间的线性相关程度。
马 天 飞
18
动
车轮胎包络效应滤掉的高频成分，
力
故应设上截止频率；
学
➢用带通滤波器去除极低频信号以提
高分辨率。
马 天 飞
路面测量技术
3
汽 数据处理
车 ➢典型的实测路面截面曲线
系 统 动 力 学
马 天 飞
4
汽
➢时间域信号与空间域信号的比较
车
系
统
动
➢周期——频率
力
学
➢波长——波数（空间频率）
马 天 飞
数据处理
5
学
马 天 飞
数据处理
9
汽
第二节 路面输入模型
车 频域模型
系
统
➢通过实际测量发现，不同等级路面的粗糙程度可以用
路面不平度系数区分。
动
力
S(n) G0n p
学
➢如果斜率p不连续，可以写成分段形式
马 天 飞
S
(n)
G0
G0
n nd n nd
p1 p2
n nd n nd
10
汽 频域模型（续）
➢利用谱密度方程重新构建路面模型时，路面轨迹可描 述为一系列离散正弦波的叠加。
马Biblioteka Baidu
➢振幅可由相应频率的频谱密度获得；
天
飞
➢相位差须由随机数发生器产生。
12
汽 时域模型——积分白噪声
车
➢假设频率指数p=2，则有
系
统 动
S
(
f
)
G0u f2
力
➢式中，时间频率f为车速u与空间频率n的乘积。
学
➢作为车辆系统的输入，提高车速与增加路面不平度
14
时域模型——积分白噪声
汽
路面积分白噪声时域模型表达式
车
➢以圆频率表示的路面谱密度
系
统 动
SZg ()
SZg ( f
2
)
2G0u 2
G 2
Sw () 2
G 2
2
力 学
即 G 2 4 2G0u
2
➢传递函数 G j 2 G0u
j
马
天 飞
Gz j 2 G0u
15
时域模型——积分白噪声
汽
路面积分白噪声时域模型表达式