操纵稳定性角脉冲试验数据处理分析

张朝雷，李仕途

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

操纵稳定性角脉冲试验数据处理分析

张朝雷，李仕途

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

文章对操纵稳定性角脉冲试验数据处理中的傅里叶变换进行了理论推导，将傅里叶变换转化为浅显易懂的求和表达式，分析了傅里叶变换结果在低频区产生误差的原因，低频区幅值误差主要取决于横摆角速度和方向盘转角围成的面积之比。

角脉冲；数据处理；傅里叶变换；频域特性

CLC NO.:U462.3Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-185-02

引言

车辆系统频域特性可以考察车辆横摆角速度随随转向输入的响应，目前国内考察车辆频域特性主要是角脉冲试验[1]，通过采集方向盘转角和横摆角速度的三角脉冲曲线，求取横摆角速度与方向盘转角傅里叶变换之比来考察车辆频域特性。本文阐述了角脉冲试验数据处理过程，分析了傅里叶变换法对处理结果的影响。

1、角脉冲数据处理

角脉冲试验输入输出信号傅里叶变换分别为及，则有：

其中，δ（t）及r（t）分别表示输入信号转向盘转角与输出信号横摆角速度的时域历程如图1。

图1 方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度时域曲线

车辆系统的频域特性即可表示为试验输出信号与输入信号的傅里叶变换之比，则有：

以数值积分的方法求解上式，则车辆系统的频域特性可表示[2]为：

其中，∆t表示数采系统的采样时间间隔；n表示试验的有效数据采样点个数。

在式（2.1）中，以关于频率变量f的表达式2πf替代圆频率ω，并应用欧拉公式便可求得车辆系统的幅频特性|G(jf)|和相频特性∠G(jf)[3]。

2、数据处理过程

由此可得，在0频率附近，车辆系统的幅频特性主要取决于输出与输入信号的时域曲线与时间轴所围成的图形面积之比。

3、试验验证

使用该方法计算某车型角脉冲原始数据得到幅频曲线和相频曲线，原始数据有6组，分为左3次和右3次，采样时间间隔0.01秒。通过matlab编程对原始数据进行清零、校正、剔野点、无相移滤波等预处理，计算得到方向盘转角关于横摆角速度福频和相频曲线见图2和图3,运算结果见表1。

图2 横摆角速度-方向盘转角幅频曲线

图3 横摆角速度-方向盘 转角相频曲线

从上图可以看出幅频曲线非常不光滑，横摆角速度和方向盘转角面积变化很大，在0频率附近幅值比异常离散，不能准确的反映车辆性能。

4、结束语

文章阐述了傅里叶变换法处理角脉冲数据过程，推导了误差来源，主要是受横摆角速度和方向盘转角累积面积之比，当横摆角速度累积面积较大时，低频区增益较大，当方向盘转角累积面积较大时，低频区增益较小。最后通过matlab编程计算试验数据验证了以上理论。

[1]GB/T6323-2014.汽车操纵稳定性试验-角脉冲试验.

[2]郭孔辉.汽车操纵动力学.吉林科学技术出版社,1991.

[3]杨得军等.汽车转向盘角脉冲试验数据后处理方法,汽车技术, 2009年第8期.

[4]叶其孝,沈永欢.数学实用手册.科学出版社,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

张朝雷，男，就职于长城汽车股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.062