操縱穩定性角脈沖試驗數據處理分析

張朝雷，李仕途

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

操縱穩定性角脈沖試驗數據處理分析

張朝雷，李仕途

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

文章對操縱穩定性角脈沖試驗數據處理中的傅里葉變換進行了理論推導，將傅里葉變換轉化為淺顯易懂的求和表達式，分析了傅里葉變換結果在低頻區產生誤差的原因，低頻區幅值誤差主要取決于橫擺角速度和方向盤轉角圍成的面積之比。

角脈沖；數據處理；傅里葉變換；頻域特性

CLC NO.:U462.3Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-185-02

引言

車輛系統頻域特性可以考察車輛橫擺角速度隨隨轉向輸入的響應，目前國內考察車輛頻域特性主要是角脈沖試驗[1]，通過采集方向盤轉角和橫擺角速度的三角脈沖曲線，求取橫擺角速度與方向盤轉角傅里葉變換之比來考察車輛頻域特性。本文闡述了角脈沖試驗數據處理過程，分析了傅里葉變換法對處理結果的影響。

1、角脈沖數據處理

角脈沖試驗輸入輸出信號傅里葉變換分別為及，則有：

其中，δ（t）及r（t）分別表示輸入信號轉向盤轉角與輸出信號橫擺角速度的時域歷程如圖1。

圖1 方向盤轉角、橫擺角速度、側向加速度時域曲線

車輛系統的頻域特性即可表示為試驗輸出信號與輸入信號的傅里葉變換之比，則有：

以數值積分的方法求解上式，則車輛系統的頻域特性可表示[2]為：

其中，?t表示數采系統的采樣時間間隔；n表示試驗的有效數據采樣點個數。

在式（2.1）中，以關于頻率變量f的表達式2πf替代圓頻率ω，并應用歐拉公式便可求得車輛系統的幅頻特性|G(jf)|和相頻特性∠G(jf)[3]。

2、數據處理過程

由此可得，在0頻率附近，車輛系統的幅頻特性主要取決于輸出與輸入信號的時域曲線與時間軸所圍成的圖形面積之比。

3、試驗驗證

使用該方法計算某車型角脈沖原始數據得到幅頻曲線和相頻曲線，原始數據有6組，分為左3次和右3次，采樣時間間隔0.01秒。通過matlab編程對原始數據進行清零、校正、剔野點、無相移濾波等預處理，計算得到方向盤轉角關于橫擺角速度福頻和相頻曲線見圖2和圖3,運算結果見表1。

圖2 橫擺角速度-方向盤轉角幅頻曲線

圖3 橫擺角速度-方向盤 轉角相頻曲線

從上圖可以看出幅頻曲線非常不光滑，橫擺角速度和方向盤轉角面積變化很大，在0頻率附近幅值比異常離散，不能準確的反映車輛性能。

4、結束語

文章闡述了傅里葉變換法處理角脈沖數據過程，推導了誤差來源，主要是受橫擺角速度和方向盤轉角累積面積之比，當橫擺角速度累積面積較大時，低頻區增益較大，當方向盤轉角累積面積較大時，低頻區增益較小。最后通過matlab編程計算試驗數據驗證了以上理論。

[1]GB/T6323-2014.汽車操縱穩定性試驗-角脈沖試驗.

[2]郭孔輝.汽車操縱動力學.吉林科學技術出版社,1991.

[3]楊得軍等.汽車轉向盤角脈沖試驗數據后處理方法,汽車技術, 2009年第8期.

[4]葉其孝,沈永歡.數學實用手冊.科學出版社,2006.

Steering stability Angle pulse test data processing analysis

Zhang Zhaolei, Li Shitu
( Great Wall motor co., LTD. Technology center, automotive engineering technology research center in Hebei province, Hebei Baoding 071000 )

In this paper, the theory of the Fourier transform in the data processing of the control stability angle pulse test is derived. Transforming the Fourier transformation into a simple, understandable expression,The cause of the error in the low frequency region of Fourier transformation is analyzed.The amplitude error of the low frequency region is mainly determined by the ratio of the angular velocity and the angle of the steering wheel.

Angle pulse; data processing; Fourier transform; frequency domain characteristics

U462.3

A

1671-7988(2017)02-185-02

張朝雷，男，就職于長城汽車股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.062