張朝雷，李仕途

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

操縱穩(wěn)定性角脈沖試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析

張朝雷，李仕途

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

文章對(duì)操縱穩(wěn)定性角脈沖試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的傅里葉變換進(jìn)行了理論推導(dǎo)，將傅里葉變換轉(zhuǎn)化為淺顯易懂的求和表達(dá)式，分析了傅里葉變換結(jié)果在低頻區(qū)產(chǎn)生誤差的原因，低頻區(qū)幅值誤差主要取決于橫擺角速度和方向盤轉(zhuǎn)角圍成的面積之比。

角脈沖；數(shù)據(jù)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(tǒng)頻域特性可以考察車輛橫擺角速度隨隨轉(zhuǎn)向輸入的響應(yīng)，目前國(guó)內(nèi)考察車輛頻域特性主要是角脈沖試驗(yàn)[1]，通過采集方向盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yàn)數(shù)據(jù)處理過程，分析了傅里葉變換法對(duì)處理結(jié)果的影響。

1、角脈沖數(shù)據(jù)處理

角脈沖試驗(yàn)輸入輸出信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與輸出信號(hào)橫擺角速度的時(shí)域歷程如圖1。

圖1 方向盤轉(zhuǎn)角、橫擺角速度、側(cè)向加速度時(shí)域曲線

車輛系統(tǒng)的頻域特性即可表示為試驗(yàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的傅里葉變換之比，則有：

以數(shù)值積分的方法求解上式，則車輛系統(tǒng)的頻域特性可表示[2]為：

其中，?t表示數(shù)采系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔；n表示試驗(yàn)的有效數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。

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

2、數(shù)據(jù)處理過程

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

3、試驗(yàn)驗(yàn)證

使用該方法計(jì)算某車型角脈沖原始數(shù)據(jù)得到幅頻曲線和相頻曲線，原始數(shù)據(jù)有6組，分為左3次和右3次，采樣時(shí)間間隔0.01秒。通過matlab編程對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清零、校正、剔野點(diǎn)、無相移濾波等預(yù)處理，計(jì)算得到方向盤轉(zhuǎn)角關(guān)于橫擺角速度福頻和相頻曲線見圖2和圖3,運(yùn)算結(jié)果見表1。

圖2 橫擺角速度-方向盤轉(zhuǎn)角幅頻曲線

圖3 橫擺角速度-方向盤 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角面積變化很大，在0頻率附近幅值比異常離散，不能準(zhǔn)確的反映車輛性能。

4、結(jié)束語

文章闡述了傅里葉變換法處理角脈沖數(shù)據(jù)過程，推導(dǎo)了誤差來源，主要是受橫擺角速度和方向盤轉(zhuǎn)角累積面積之比，當(dāng)橫擺角速度累積面積較大時(shí)，低頻區(qū)增益較大，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角累積面積較大時(shí)，低頻區(qū)增益較小。最后通過matlab編程計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了以上理論。

[1]GB/T6323-2014.汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)-角脈沖試驗(yàn).

[2]郭孔輝.汽車操縱動(dòng)力學(xué).吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[3]楊得軍等.汽車轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理方法,汽車技術(shù), 2009年第8期.

[4]葉其孝,沈永歡.數(shù)學(xué)實(shí)用手冊(cè).科學(xué)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(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.062