CN112924184A - 一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置和评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置和评价方法，包括单轴加速度传感器、GPS天线、数据采集设备、数据显示系统和上位机，单轴加速度传感器、GPS天线与数据采集设备连接，数据采集设备与数据显示系统连接；单轴加速度传感器安装在车辆前支柱鼓包处，单轴加速度传感器的测量方向对应车辆Z向，GPS天线安装在车顶，数据显示系统安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，数据采集设备安装在车内。其将车辆余振收敛加速度PPAF作为车辆过减速带的余振收敛客观评价指标，PPAF能够有效表征冲击残余振动主观感受，解决了现有的评价方法主观感受与客观指标无对应性的问题。

Description

一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置和评价方法
技术领域
本发明属于汽车底盘性能试验领域，具体涉及一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置和评价方法。
背景技术
余振收敛是车辆乘坐舒适性中的重要指标，是由于车轮在受到水平方向和垂直方向大冲击输入时人体所感受到的车辆残余振动。余振收敛性能直接影响驾乘人员对车辆乘坐舒适性的评价，余振收敛较差的车辆容易使人产生底盘松散、不扎实的感受。
现有的车辆过减速带的余振收敛评价指标分为三种：第一种、采用VDV（振动剂量值）进行辅助评价；第二种、对冲击加速度时域信号采用FFT（快速傅立叶变换）分析后求取自功率谱均方根值完成评价；第三种、通过时域信号不同波段的峰峰值比值计算衰减率来完成评价。前两种方法均需要对全时域冲击振动加速度信号进行分析处理，包含的振动信号过多，可用性差；第三种方法仅考虑了衰减率，未考虑冲击振动量级，最终导致目前评价方法均无法有效表征车辆余振收敛，主观感受与客观指标对应性差，无法通过客观指标评估余振收敛。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置和评价方法，以有效解决现有的评价方法主观感受与客观指标无对应性的问题。
本发明所述的车辆过减速带的余振收敛客观评价装置，包括单轴加速度传感器、GPS天线、数据采集设备、数据显示系统和上位机，单轴加速度传感器、GPS天线与数据采集设备连接，数据采集设备与数据显示系统连接；单轴加速度传感器安装在车辆前支柱鼓包处，单轴加速度传感器的测量方向对应车辆Z向，GPS天线安装在车顶，数据显示系统安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，数据采集设备安装在车内；数据采集设备通过GPS天线获取车速信号，通过单轴加速度传感器获取前支柱鼓包Z向振动加速度数据，数据采集设备存储前支柱鼓包Z向振动加速度数据，并将车速和前支柱鼓包Z向振动加速度数据发送给数据显示系统显示，上位机对导入的前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行处理，得到车辆余振收敛加速度PPAF。
本发明所述的车辆过减速带的余振收敛客观评价方法，采用上述余振收敛客观评价装置，该方法包括：
步骤一、将单轴加速度传感器安装在车辆前支柱鼓包处，使单轴加速度传感器的测量方向对应车辆Z向；将GPS天线安装在车顶，将数据显示系统安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，将数据采集设备安装在车内；将单轴加速度传感器、GPS天线与数据采集设备连接，将数据采集设备与数据显示系统连接；
步骤二、设置采样频率，并进行调试，使单轴加速度传感器物理归零；
步骤三、根据试验设计需求，选择相应的减速带作为测试路段，进行n次匀速行驶测试，获得并存储n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据（即传感器数据）；其中，n≥4，在测试时每次测试轨迹需要保持一致；
步骤四、将数据采集设备内存储的n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据导入上位机中，在上位机中将处理频率设置为与所述采样频率相同；
步骤五、上位机先对n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行低通滤波处理，再进行求平均计算，得到一组前支柱鼓包Z向振动加速度平均值与冲击时间的对应数据；
步骤六、上位机根据所述对应数据绘制前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线；
步骤七、上位机利用公式：PPAF=Acc1-5- Acc1-4，计算得到车辆余振收敛加速度PPAF；其中，Acc1-5为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波峰（即所述对应关系曲线的M波之后的第一个波峰），Acc1-4为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波谷（即所述对应关系曲线的M波之后的第一个波谷）；
步骤八、对车辆余振收敛加速度PPAF进行判断，如果车辆余振收敛加速度PPAF小于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是可接受的，如果车辆余振收敛加速度PPAF大于或等于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是不可接受的，需要进行整改。
优选的，所述采样频率需大于500Hz；在测试路段车辆匀速行驶时，其车速波动需在±2km/h以内；所述低通滤波的截止频率为40Hz。
在进行上述步骤一之前，需要进行车辆状态检查，保证测试车辆无错误状态，并利用加速度传感器校准仪对单轴加速度传感器进行标定校准，确保采集信号的准确性。
采用本发明能够有效评估车辆过减速带的余振收敛情况，使工程开发人员在解决问题时更具有针对性。经过分析验证发现，采用本发明得出的车辆过减速带的余振收敛客观评价结果与主观评价结果的关联因子达到0.95以上，其能够有效表征驾乘人员主观感受，使得车辆性能开发目标设定以及CAE分析结果更为精准。
附图说明
图1为本实施例中车辆过减速带的余振收敛客观装置的连接示意图。
图2为本实施例中车辆过减速带的余振收敛客观装置在车辆上的安装位置示意图。
图3 为本实施例中车辆过减速带的余振收敛客观评价方法流程图。
图4为本实施例中获得的前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1、图2所示的车辆过减速带的余振收敛客观评价装置，包括单轴加速度传感器1、GPS天线2、数据采集设备4、数据显示系统5和上位机3，单轴加速度传感器1安装在车辆前支柱鼓包处，单轴加速度传感器1的测量方向对应车辆Z向，GPS天线2安装在车顶，数据显示系统5安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，数据采集设备4安装在车内后排座椅上；单轴加速度传感器1、GPS天线2与数据采集设备4连接，数据采集设备4与数据显示系统5连接，数据采集设备4通过GPS天线2获取车速信号，通过单轴加速度传感器1获取前支柱鼓包Z向振动加速度数据，数据采集设备4存储前支柱鼓包Z向振动加速度数据，并将车速信号和前支柱鼓包Z向振动加速度数据发送给数据显示系统5显示，上位机3对导入的前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行处理，得到车辆余振收敛加速度PPAF。
采用上述车辆过减速带的余振收敛客观评价装置，在进行测试评价前，需要进行车辆状态检查，保证测试车辆无错误状态，并利用加速度传感器校准仪对单轴加速度传感器进行标定校准，确保采集信号的准确性。
如图3所示的车辆过减速带的余振收敛客观评价方法包括：
步骤一、将单轴加速度传感器1安装在车辆前支柱鼓包处，安装时车辆需处于水平状态，利用水平仪保证单轴加速度传感器1的安装方向与车辆Z向一致，使单轴加速度传感器1的测量方向对应车辆Z向；将GPS天线2安装在车顶，将数据显示系统5安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，将数据采集设备4安装在车内后排座椅上；将单轴加速度传感器1、GPS天线2与数据采集设备4连接，将数据采集设备4与数据显示系统5连接；
步骤二、设置采样频率为1000Hz，并进行调试，使单轴加速度传感器1物理归零；
步骤三、根据试验设计需求，选择相应的减速带作为测试路段，进行4次匀速行驶测试，车速波动控制在±2km/h以内，获得并存储4组前支柱鼓包Z向振动加速度数据（即传感器数据），在测试时每次测试轨迹需要保持一致；
步骤四、将数据采集设备4内存储的4组前支柱鼓包Z向振动加速度数据导入上位机3中，在上位机3中将处理频率设置为1000Hz；
步骤五、上位机3先对4组前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行40Hz低通滤波处理，再进行求平均计算，得到一组前支柱鼓包Z向振动加速度平均值与冲击时间的对应数据；
步骤六、上位机3根据该组前支柱鼓包Z向振动加速度平均值与冲击时间的对应数据，绘制前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线（参见图4）；
步骤七、上位机3利用公式：PPAF=Acc1-5- Acc1-4，计算得到车辆余振收敛加速度PPAF；其中，Acc1-5为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波峰（即前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线的M波之后的第一个波峰），Acc1-4为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波谷（即前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线的M波之后的第一个波谷）；
步骤八、对车辆余振收敛加速度PPAF进行判断（即将PPAF作为车辆过减速带的余振收敛客观评价指标），如果车辆余振收敛加速度PPAF小于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是可接受的，如果车辆余振收敛加速度PPAF大于或等于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是不可接受的，需要进行整改。对车辆余振收敛加速度PPAF进行判断可以通过编程由上位机3执行，此时上位机3输出车辆过减速带的余振是可接受的或者不可接受的评价结果。对车辆余振收敛加速度PPAF进行判断也可以由试验人员执行，试验人员将上位机3输出的车辆余振收敛加速度PPAF与预设的振动加速度阈值对比，得出车辆过减速带的余振是可接受的或者不可接受的评价结果。
车辆余振收敛加速度PPAF能够有效表征冲击残余振动主观感受，车辆余振收敛加速度PPAF数值越小表示车辆残余振动控制越好；将车辆余振收敛加速度PPAF作为车辆性能目标进行管控，同时用于CAE车辆系统零部件级特性分解，可有效提升悬架性能匹配开发效率和精度。

Claims (4)

1.一种车辆过减速带的余振收敛客观评价装置，其特征在于：包括单轴加速度传感器（1）、GPS天线（2）、数据采集设备（4）、数据显示系统（5）和上位机（3），单轴加速度传感器（1）、GPS天线（2）与数据采集设备（4）连接，数据采集设备（4）与数据显示系统（5）连接；单轴加速度传感器（1）安装在车辆前支柱鼓包处，单轴加速度传感器（1）的测量方向对应车辆Z向，GPS天线（2）安装在车顶，数据显示系统（5）安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，数据采集设备（4）安装在车内；数据采集设备（4）通过GPS天线（2）获取车速信号，通过单轴加速度传感器（1）获取前支柱鼓包Z向振动加速度数据，数据采集设备（4）存储前支柱鼓包Z向振动加速度数据，并将车速信号和前支柱鼓包Z向振动加速度数据发送给数据显示系统（5）显示，上位机（3）对导入的前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行处理，得到车辆余振收敛加速度PPAF。
2.一种车辆过减速带的余振收敛客观评价方法，采用如权利要求1所述的余振收敛客观评价装置，其特征在于：该方法包括：
步骤一、将单轴加速度传感器（1）安装在车辆前支柱鼓包处，使单轴加速度传感器（1）的测量方向对应车辆Z向；将GPS天线（2）安装在车顶，将数据显示系统（5）安装在仪表台上驾驶员能观察到的位置，将数据采集设备（4）安装在车内；将单轴加速度传感器（1）、GPS天线（2）与数据采集设备（4）连接，将数据采集设备（4）与数据显示系统（5）连接；
步骤二、设置采样频率，并进行调试，使单轴加速度传感器（1）物理归零；
步骤三、根据试验设计需求，选择相应的减速带作为测试路段，进行n次匀速行驶测试，获得并存储n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据；其中，n≥4，在测试时每次测试轨迹需要保持一致；
步骤四、将数据采集设备（4）内存储的n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据导入上位机（3）中，在上位机（3）中将处理频率设置为与所述采样频率相同；
步骤五、上位机（3）先对n组前支柱鼓包Z向振动加速度数据进行低通滤波处理，再进行求平均计算，得到一组前支柱鼓包Z向振动加速度平均值与冲击时间的对应数据；
步骤六、上位机（3）根据所述对应数据绘制前支柱鼓包Z向振动加速度与冲击时间的对应关系曲线；
步骤七、上位机（3）利用公式：PPAF=Acc1-5- Acc1-4，计算得到车辆余振收敛加速度PPAF；其中，Acc1-5为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波峰，Acc1-4为前支柱鼓包Z向振动加速度时域波谷；
步骤八、对车辆余振收敛加速度PPAF进行判断，如果车辆余振收敛加速度PPAF小于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是可接受的，如果车辆余振收敛加速度PPAF大于或等于预设的振动加速度阈值，则表示车辆过减速带的余振是不可接受的，需要进行整改。
3.根据权利要求2所述的车辆过减速带的余振收敛客观评价方法，其特征在于：所述采样频率需大于500Hz；在测试路段车辆匀速行驶时，其车速波动需在±2km/h以内；所述低通滤波的截止频率为40Hz。
4.根据权利要求2或3所述的车辆过减速带的收敛客观评价方法，其特征在于：在进行步骤一之前，需要进行车辆状态检查，保证测试车辆无错误状态，并利用加速度传感器校准仪对单轴加速度传感器进行标定校准，确保采集信号的准确性。
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