金 爽,劉 浩,張 鵬

長安大學汽車學院,陜西西安 710018

現(xiàn)代汽車中，平順性、操縱穩(wěn)定性等關(guān)乎汽車舒適性、操縱性的性能指標越來越受到人們的重視，汽車平順性的控制目標就是將汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊強度控制在一定界限之內(nèi)，他已成為現(xiàn)代高速汽車的主要性能指標之一[1]。本文著重討論基于新國標GB/T4970-2009的汽車平順性仿真。

1 路面不平度生成方法綜述

路面不平度作為汽車的激勵，受到各國專家的關(guān)注，1984年國際標準化組織在文件中提出的“路面不平度表示方法草案”建議以路面功率譜密度Gq（n）用1-1式作為擬合表達式：

式中，n為空間頻率，n0為參考空間頻率，Gq（n0）為參考空間頻率n0下的路面功率譜密度值。

使用離散時間隨機序列描述隨機路面不平度時，一般利用有理函數(shù)形式：

其中，αβ與隨機路面等級有關(guān)[2]。

路面不平度的生成方法多種多樣，大都利用計算機軟件和相關(guān)程序進行仿真，下面我們著重討論基于白噪聲路譜和汽車平順性的仿真。

2 基于白噪聲路譜仿真的參數(shù)設(shè)置與模型建立

在進行汽車平順性仿真前，我們必須選擇路面對車輛的激勵。我團隊在比較幾種常用的路譜生成方法后，決定采用濾波白噪聲來生成路譜。即：

其中，q（t）為路面位移，按照GB/T4970-2009（最新國標），考慮到試驗用車M類車輛，路面為瀝青路，Gq（n0）為路面不平度，（C級路面）。u為車速u=40，50，60，70km/h 即u=11.11,13.89,16.67,19.44m/ s，W（t）為均值為零的高斯白噪聲，白噪聲的參數(shù)設(shè)置是在parameter中予以設(shè)置。f0是下截止頻，f0=0.1Hz

很多文獻中關(guān)于系數(shù)的計算都予以省略了，下面我們對上面的系數(shù)進行計算。

Gq( n0)、u都影響了高斯白噪聲的增益W（t），系數(shù)為

所以在仿真中各個模塊的parameter分別為圖1 Simulink仿真圖樣，圖2 汽車所受地面激勵輸入的仿真信號。

圖1 Simulink仿真圖樣

在對白噪聲參數(shù)設(shè)置里，Noise power設(shè)置為0.1，表示其能量大小，采樣時間一般設(shè)置為0.1，白噪聲的增益由式2-1有，在路面位移系數(shù)中的，這樣我們就得到了汽車所受地面激勵輸入的仿真信號，見圖2 汽車所受地面激勵輸入的仿真信號。

圖2 汽車所受地面激勵輸入的仿真信號

3 汽車平順性仿真與展望

路面不平度的傳遞路線為：路面→車輪→懸架系統(tǒng)→人體，當采用車身與車輪兩個自由度振動系統(tǒng)作為平順性仿真中車輛振動模型時，必須確定懸掛質(zhì)量，非懸掛質(zhì)量，彈簧剛度，減振器阻尼系數(shù)，輪胎剛度,然后建立運動方程，確定各項系數(shù)，隨后就可以在SIMULINK仿真環(huán)境下分析車輪、懸架系統(tǒng)或者人體的振動強度。

汽車平順性仿真是利用計算機軟件進行汽車平順性評價的一種方法，與傳統(tǒng)的實驗測量相比，耗費的財力、物力少之又少，所以優(yōu)化仿真方法，建立合適的路譜和復雜自由度的振動模型將是未來汽車平順性仿真的重點。

[1]關(guān)振東.轎車平順性仿真與實驗研究[D].吉林大學，2007，6.

[2]王永濤.車輛懸架優(yōu)化控制與汽車平順性分析[D].鄭州大學，2010，5.