[发明专利]汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率的计算方法

摘要

本发明公开了一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，该方法包括：建立坐标系、布置测点及安装传感器、布置激励点及测量激励点坐标、测量频率响应函数、求解从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵、求解从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量、路试、求解激励功率谱密度矩阵、验证激励功率谱密度矩阵识别有效性、计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率。本发明与现有技术相比具有如下优点：(1)能够同时考虑路面对车辆的激励力和激励力矩，从而消除了现有技术中因忽略激励力矩而带来的误差；(2)能够计算存在相关性的各自由度轮心力对车辆振动噪声的能量贡献率，从而避免了采用常相干系数法或者多重相干系数法带来的误差。

主权项

一种汽车六自由度轮心力测试及振动噪声贡献率计算方法，其特征在于，该方法包括：建立坐标系、布置测点及安装传感器、布置激励点及测量激励点坐标、测量频率响应函数、求解从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵、求解从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量、路试、求解激励功率谱密度矩阵、验证激励功率谱密度矩阵识别有效性、计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率；所述方法的具体步骤如下：(1)建立坐标系：在驾驶员和副驾驶位置放置两个假人或与路试人员质量相近的重物，用弹性绳绕过每个车轮将整车吊起，使与所有车轮底部相切平面保持水平；以第j个车轮的轮毂中心为原点oj，以车辆前进方向为x轴的正方向，以驾驶员左侧方向为y轴的正方向，以竖直向上为z轴的正方向，建立局部空间直角坐标系oj‑xyz，j＝1,2,3…n，n为车轮总数；(2)布置测点及安装传感器：在每个车轮附近非旋转位置处布置至少两个响应点，设第i个响应点为ri，i＝1,2,3…m，在每个ri处安装一个三向加速度传感器；在对车辆振动噪声关心的位置布置目标点，以目标点a为例，根据目标点a测量的物理量属性布置相应类型的传感器；(3)布置激励点及测量激励点坐标：在第j个车轮轮毂上选择p个激励点,p≥3，设第j个车轮轮毂上的第k个激励点为ejk，k＝1,2,3…p，测量其在oj‑xyz中的坐标(xjk,yjk,zjk)，构建坐标矩阵Tjk：Tjk=1000100010-zjkyjkzjk0-xjk-yjkxjk0;]]>(4)测量频率响应函数：将力锤及各传感器连接至数据采集器，数据采集器连接至便携式计算机。使用力锤在各激励点分别沿平行于oj‑xyz的三个坐标轴方向敲击，得到所有的频率响应函数。设从激励点ejk的正x方向到响应点ri的正x方向之间的频率响应函数为hixjkx，从激励点ejk的正x方向到响应点ri的正y方向之间的频率响应函数为hiyjkx，从激励点ejk的正x方向到响应点ri的正z方向之间的频率响应函数为hizjkx，从激励点ejk的正y方向到响应点ri的正x方向之间的频率响应函数为hixjky，从激励点ejk的正y方向到响应点ri的正y方向之间的频率响应函数为hiyjky，从激励点ejk的正y方向到响应点ri的正z方向之间的频率响应函数为hizjky，从激励点ejk的正z方向到响应点ri的正x方向之间的频率响应函数为hixjkz，从激励点ejk的正z方向到响应点ri的正y方向之间的频率响应函数为hiyjkz，从激励点ejk的正z方向到响应点ri的正z方向之间的频率响应函数为hizjkz，它们组成了从激励点ejk到响应点ri的频响矩阵Hijk；设从激励点ejk的正x方向到目标点a的频率响应函数为hajkx，从激励点ejk的正y方向到目标点a的频率响应函数为hajky，从激励点ejk的正z方向到目标点a的频率响应函数为hajkz，它们组成了从激励点ejk到目标点a的频率响应函数向量Hajk；Hijk=hixjkxhixjkyhixjkzhiyjkxhiyjkyhiyjkzhizjkxhizjkyhizjkz]]>Hajk＝[hajkx hajky hajkz]；(5)求解从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵：从oj到ri的频响矩阵为其中，Bij＝[Hij1 … Hijk … Hijp]，Tj＝[Tj1 … Tjk … Tjp]，上标T表示转置，上标‑1表示矩阵求逆，所有的Hij组成了从轮毂中心到响应点的频率响应函数矩阵H：(6)求解从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量：从oj到目标点a的频率响应函数向量为其中Baj＝[Haj1 … Hajk … Hajp]，所有的Haj组成了从轮毂中心到目标点的频率响应函数向量，HA＝[Ha1 … Han]；(7)路试：保持各响应点及目标点传感器位置及数据采集器各通道连接不变，除去力锤，车辆驾驶员及副驾驶位置坐人，后排座椅空出，使车辆在发动机熄火、变速器挂空挡的状态下在路面以恒定车速行驶，采集各测点时域信号；利用实测时域信号计算响应点响应功率谱密度矩阵Syy和目标点响应功率谱密度G'yy；(8)求解激励功率谱密度矩阵：激励功率谱密度矩阵Sxx＝H*+·Syy·HT+，其中上标*表示复共轭，上标T表示转置，上标+表示广义逆矩阵，采用截断奇异值分解法求解；(9)验证激励功率谱密度矩阵识别有效性：计算目标点响应功率谱密度与实测目标点响应功率谱密度G'yy比较，在二者一致性良好的频段，认为激励识别是有效的；(10)计算各自由度激励对目标点响应的能量贡献率：设Sxx的奇异值分解表示为Sxx＝U·Sx'x'·UH，其中U为奇异向量矩阵，Sx'x'为奇异值矩阵，上标H表示共轭转置；激励i对目标点响应y的能量贡献率为：其中uii'为U的第i行、第i'列的元素；Gyi'为中的第i'个元素；Si'i'为Sx'x'的对角线上第i'个元素。