CN105222886A - 一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，包括以下步骤：步骤1、采集工况激励和响应信号；步骤2、使用小波降噪技术对采集到的信号进行降噪处理；步骤3、使用经过降噪处理的信号计算频响函数；步骤4、计算载荷；步骤5、计算传递路径贡献量。本发明具有有效提高了传递路径贡献量计算的精度等优点。

Description

一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法

技术领域

本发明涉及一种工况传递路径分析方法精度的改进技术，特别涉及一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，该方法使用小波降噪技术对采集到的信号进行降噪后再进行相关计算。

背景技术

车辆，尤其是混合动力汽车，振动源众多，有路面激励、轮胎激励、发动机激励、电机激励、排气系统激励等，这些振动源对车内等处的振动噪声都有影响，判断这些振动源对目标点振动噪声贡献量的大小是减振降噪的前提。目前常见用于分析振动源贡献量的传递路径分析方法主要有传统传递路径分析方法、工况传递路径分析方法，其它方法大多基于这两种方法改进。传统传递路径分析方法具有较高的精度，但分析过程耗时较多；工况传递路径分析方法则相反。如果能提高精度，在工程上需要快速寻找振动噪声源的场合将有更多应用。

对于任意的线性系统模型，在每个频率ω下，输入信号x(ω)、输出信号y(ω)与频响函数H(ω)关系可用以下算式表达：

x(ω)H(ω)＝y(ω)，(1)

由此式可推导出频响函数的计算式

$H_{ij}=\frac{y_i}{x_j}{|}_{x_k=0}k\≠j,---\left(2\right)$

工况传递路径分析方法中，一次测量所有输入输出点的信号，由这些信号一次求解所有路径的频响函数。为了更能体现工况特性，往往对工况进行多次重复测量。对于一个m条输入路径、n条输出路径的振动系统，重复r次工况测量，其输入输出关系如式(3)所示

式中，μ为无法用所选择的信号通道建立的残差量。由于测试信号掺杂有噪声或是其它激励源能量耦合到测量路径，也有可能由于系统的非线性特征导致传递函数不再是线性，故存在此残差量。为表达简便，将激励矩阵、频响函数矩阵和响应矩阵分别以X、H和Y代替，式(3)可表达为式(4)形式：

XH+μ＝Y，(4)

利用式(4)可以对每个频率的FRF求解，通过左乘X^T,令X^Tμ＝0，得到工况传递路径分析方法计算频响函数的计算式：

H＝(X^TX)^-1X^TY＝X⁺Y，(5)

式(5)中，X⁺＝(X^TX)^-1X^T，X上标“+”表示伪逆矩阵。

实际操作中，因为不仅结构载荷可以被用作输入量，位移与声学载荷同样也可以被作为输入量使用。输入信号矩阵X和输出信号矩阵Y往往掺杂大量噪声，导致计算所得频响函数H产生偏差，从而导致传递路径贡献量结果具有很大的偏差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，该方法利用小波降噪技术对采集到的信号进行降噪，从而提高传递路径贡献量的精度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，包括以下步骤：

步骤1、采集工况激励和响应信号；

步骤2、使用小波降噪技术对采集到的信号进行降噪处理；

步骤3、使用经过降噪处理的信号计算频响函数；

步骤4、计算载荷；

步骤5、计算传递路径贡献量。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤21、对采集到的信号进行小波分解；

步骤22、对小波系数进行适当处理；

步骤23、进行小波逆变换，实现降噪信号重构。

所述步骤22包括以下步骤：

步骤221、对已分解的小波信号预置阈值；

步骤222、把小波系数小于阈值的信号置零，而保留小波系数大于阈值的信号。

本发明的原理：本发明在工况传递路径分析方法计算频响函数前对信号进行小波降噪处理，加入降噪措施后的传递路径分析流程如下：在进行传递路径分析测试时，首先选择工况，测量激励点和响应点信号，将车辆运行在设置的工况，测取选定的激励点和目标点振动信号；接着对采集到的信号进行小波降噪处理；然后计算频响函数和载荷，进行使用降噪后的信号按式(5)方法进行频响函数计算。最后计算传递路径贡献量，即按照工况传递路径分析方法计算载荷和传递路径贡献量。本发明改进的方法比现有技术中的方法精度更高，而本发明的效率与现有技术的效率几乎完全相同。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点与有益效果：

本发明通过对测量所得信号进行小波降噪处理，该小波降噪处理的方法为高频系数置零法、阈值法或模极大值法，有效提高了传递路径贡献量结果的精确度。

附图说明

图1为改进的工况传递路径分析方法流程图。

图2为传递路径模型图。

图3为发动机前悬置Z振动加速度降噪效果图。

图4为3种方法所得发动机前悬置Z向对驾驶员耳旁噪声贡献量比较。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图2所示，建立的整车振动模型，该整车振动模型包括：发动机1、变速器2、发动机前悬置3、发动机后悬置4、变速器悬置5和麦克风6；发动机振动通过3个悬置传递到车内，在驾驶员耳旁产生噪声。使用工况传递路径分析方法分析传递路径贡献量时，分析激励点为3个发动机悬置被动端(车身侧)，响应点为驾驶员耳旁噪声。每个悬置分析整车坐标系上的X、Y和Z三个振动方向，有3×3＝9条路径将振动传递到驾驶员耳旁，产生噪声；如图1所示，按照以下步骤进行传递路径分析：

(1)在每个悬置的被动侧布置1个振动传感器，共布置3个传感器，以驾驶员耳旁噪声为响应点。选定1个目标行驶工况，比如匀速40km/h，和1个参考行驶工况，比如固定2档均匀加速到最高车速，汽车分别以这2个工况行驶，测取各个激励点振动信号和响应点噪声信号；

(2)对采集到的信号使用预置阈值法进行小波降噪处理；

(3)使用经过降噪的信号以式(3)计算2个工况的频响函数；

(4)以参考工况的频响函数的逆乘以目标工况的响应点的声压得到载荷；

(5)以第(3)步所得目标工况频响函数乘以第(4)步所得载荷得到各条传递路径贡献量。

如图3所示，是其中1次测量信号小波降噪前后加速度幅值比较，如图4所示，是振动信号经过小波降噪(图中标识的改进OTPA)和没有经过小波降噪(图中标识的已有OTPA)的所得传递路径贡献量曲线，以及以传统传递路径分析方法(CTPA)所得传递路径贡献量曲线。小波降噪前后所得贡献量与传统传递路径分析方法所得贡献量决定系数分别为0.89和0.86，前者更好。

上述实施例仅为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集工况激励和响应信号；

步骤2、使用小波降噪技术对采集到的信号进行降噪处理；

步骤3、使用经过降噪处理的信号计算频响函数；

步骤4、计算载荷；

步骤5、计算传递路径贡献量。

2.根据权利要求1所述的改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤21、对采集到的信号进行小波分解；

步骤22、对小波系数进行适当处理；

步骤23、进行小波逆变换，实现降噪信号重构。

3.根据权利要求2所述的改进的提高精度的工况传递路径分析的方法，其特征在于，所述步骤22包括以下步骤：

步骤221、对已分解的小波信号预置阈值；

步骤222、把小波系数小于阈值的信号置零，而保留小波系数大于阈值的信号。