车辆悬架系统性能的自动化测试平台及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车辆摇臂式机电悬架系统性能自动化测试平台及方法，该平台由硬件系统，信号采集系统，数据存储与处理器，以及电动控制系统组成；其中硬件系统主要组成部分有：摇臂式机电悬架以及激励输出系统，完成悬架的激励输入以及悬架的运动测试；数据处理与存储系统将传感器采集的数据进行分析与计算；电动控制系统根据获得的数据以及系统的指令控制机电执行器的输出力矩，从而调整悬架的阻尼和刚度等参数。本发明专利技术使得车辆悬架系统性能测试与评价实现了自动化，省去了人工处理数据的繁琐程序，提高了汽车测试工作的效率与准确性。提高了汽车测试工作的效率与准确性。提高了汽车测试工作的效率与准确性。

【技术实现步骤摘要】
车辆悬架系统性能的自动化测试平台及方法


[0001]本专利技术涉及一种悬架系统性能测试领域，具体的说是一种摇臂式机电悬架系统的性能测试平台及其方法。

技术介绍

[0002]机电悬架是一种新型悬架，相比于传统悬架，其核心技术在于使用机电执行器代替传统的阻尼元件，通过电机输出主动力矩，实现悬架刚度与阻尼参数可实时调节，从而提高汽车行驶的平顺性、操稳性。
[0003]机电悬架一般由弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆、板簧等)支撑车体静态重量，由执行器(机械部件与电机构成)产生主动力，或阻尼力。机电式悬架是一方面能够实现电能转换成机械能，实现悬架的主动调节，从而提高车辆行驶的平顺性和操作稳定性；另一方面能够将悬架的机械能转化成电能，以能量回收并存储的形式或者能量耗散。
[0004]悬架是汽车的重要组成部分，保证汽车车轮或车桥与汽车车架或承载式车身之间具有弹性联系，并能传递载荷、缓和冲击、衰减路面不平度产生的振动以及调节汽车行驶中的车身位置等。因此，对悬架系统性能的测试具有非常重要的意义。
[0005]当前悬架系统的测试主要针对1/4汽车模型的平顺性测试，并且测试的数据需要人为采集，再对数据进行一系列处理完成汽车悬架性能的评价，不仅效率底下而且提高了人力成本，不适合多次不同工况的重复实验。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种车辆悬架系统性能的自动化测试平台及方法，以期能够实现车辆摇臂式机电悬架系统性能的自动化测试，提高车辆摇臂式机电悬架系统性能测试与评价的效率和准确性，并通过调节悬架机电执行器输出力矩改善车辆悬架系统的性能。
[0007]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0008]本专利技术一种车辆悬架系统性能的自动化测试平台的特点在于，包括：硬件系统、信号采集系统、机电执行器控制器、数据存储与处理器、电动控制系统；
[0009]所述硬件系统包括：摇臂式机电悬架与激励输出子系统；
[0010]所述摇臂式机电悬架包括：平衡肘、连杆、摇臂、机电执行器、负重轮以及浮动墙；
[0011]平衡肘由一根扭杆弹簧制成，其一端铆接于浮动墙上，另一端通过负重轮与连杆的一端铰接；所述负重轮的转动中心在平衡肘与连杆的铰接处；所述连杆的另一端与摇臂铰接形成转动副，所述摇臂同时与机电执行器固结，所述机电执行器也固结于浮动墙；
[0012]所述信号采集系统包括：加速度传感器、可控电流电压源、位移传感器与信号调理单元；
[0013]所述激励输出子系统为一模拟路面输入的激振台，用于产生不同频率与振幅的正弦激励、多级随机路面激励，并作用在所述负重轮上，使其产生垂向的运动，并引起扭杆弹
簧的弹性变形及各个杆件之间的相对运动与浮动墙的垂向运动；
[0014]所述加速度传感器和位移传感器分别实时采集浮动墙的加速度信号和激振台输出的位移信号并传递给信号调理单元，并由所述信号调理单元转换为离散数据后传递给数据存储与处理系统；
[0015]所述数据存储与处理器将接收的加速度信号和位移信号的离散数据进行存储，并根据位移信号的离散数据得到激振台的路面激励速度，用于评价所述摇臂式机电悬架的性能；
[0016]所述机电执行器控制器根据性能评价结果，输出可变的电压、电流来控制所述机电执行器的输出力矩，从而由所述机电执行器产生转动力矩并带动所述摇臂旋转，以改善所述摇臂式机电悬架的性能。
[0017]本专利技术一种车辆悬架系统性能的自动化测试方法的特点也在于是，应用于所述的车辆悬架系统性能的自动化测试平台中，并按如下步骤进行：
[0018]步骤1：所述激振台在当前周期内输出正弦激励、脉冲激励以及随机路面激励给所述负重轮，使得所述负重轮处于多工况随机输入；
[0019]步骤2：所述加速度传感器采集所述浮动墙在当前周期内的加速度信号同时，所述位移传感器采集激振台在当前周期内输出的位移信号，并得到路面激励速度
[0020]步骤3：所述数据存储与处理器根据当前周期内加速度计算所述浮动墙的垂向加速度RMS值，并判断垂向加速度RMS值是否超过所设定的加速度阈值，若超过，则表示所述摇臂式机电悬架平顺性较差，并执行步骤6，否则，表示所述摇臂式机电悬架平顺性较好，并执行步骤4；
[0021]步骤4：所述数据存储与处理器根据路面激励速度计算激励速度RMS值，并根据垂向加速度RMS值和路面激励速度RMS值得到车身加速度均方根值谱，从而生成关于频率与加速度的功率谱密度图像；
[0022]步骤5：若功率谱密度图像中的加速度功率谱密度取得最大值时所对应的频率属于人体敏感频率范围，则表示所述摇臂式机电悬架平顺性较差，并执行步骤6，否则，表示所述摇臂式机电悬架平顺性较好；
[0023]步骤6：搭建PID控制器，令所述PID控制器的输入包括：所述浮动墙的垂向加速度RMS值与设定的加速度阈值的误差、所述加速度功率谱密度最大值时所对应的频率与人体敏感频率范围的差值；所述PID控制器的输出为：机电执行器的转动力矩，从而利用所述PID控制器调整机电执行器的输出力矩，以改善所述摇臂式机电悬架的性能。
[0024]所述负重轮接收多工况路面随机输入，负重轮的垂向运动带动所述机电执行器的转子产生转动，当所述机电执行器处于馈能状态时，所述机电执行器作为发电机，并将所述负重轮接收到的路面振动能量转化为电能，从完成振动能量的回收。
[0025]将所述摇臂式机电悬架装配在四轮车上，并按如下过程进行性能测试：
[0026]步骤1：建立四轮车的七自由度模型，其中，悬架系统为摇臂式机电悬架，悬架主动力发生器为机电执行器；
[0027]步骤2：以四个轮子所接收的路面激励为所述七自由度模型的输入，并由七自由度模型得到一个周期内车身垂向加速度的RMS值，并判断车身垂向加速度的RMS值是否超
过所设定的阈值，若超过，则表示四轮车的平顺性较差，并执行步骤4，否则，表示四轮车的平顺性较好，并执行步骤3；
[0028]步骤3：根据四轮车的垂向加速度与路面激励速度得到关于频率与四轮车的加速度功率谱密度图像；若所述四轮车的功率谱密度图像中的垂向加速度功率谱密度取得最大值时所对应的频率属于人体敏感频率范围，则表示所述四轮车的平顺性较差，并执行步骤4，否则，表示所述四轮车的平顺性较好；
[0029]步骤4：搭建PID控制器，令所述PID控制器的输入包括：四轮车的车身垂向加速度RMS值与设定的加速度阈值的误差、四轮车的加速度功率谱密度图像中车身加速度功率谱密度最大值对应的频率与人体敏感频率范围的差值；令PID控制器输出为：整个悬架系统的各机电执行器输出转动力矩；从而利用PID控制器调整机电执行器的输出力矩，以改善所述四轮车的平顺性。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0031]1、本专利技术以新型摇臂式机电悬架作为硬件基础，该悬架创新点在于使用电机代替传统的阻尼元件，通过控制电机输出主动力矩，从而实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆悬架系统性能的自动化测试平台，其特征在于，包括：硬件系统、信号采集系统(5)、机电执行器控制器(2)、数据存储与处理器(4)、电动控制系统；所述硬件系统包括：摇臂式机电悬架(8)与激励输出子系统；所述摇臂式机电悬架(8)包括：平衡肘(802)、连杆(803)、摇臂(804)、机电执行器(806)、负重轮(805)以及浮动墙(801)；平衡肘(802)由一根扭杆弹簧制成，其一端铆接于浮动墙(801)上，另一端通过负重轮(805)与连杆(803)的一端铰接；所述负重轮(805)的转动中心在平衡肘(802)与连杆(803)的铰接处；所述连杆(803)的另一端与摇臂(804)铰接形成转动副，所述摇臂(804)同时与机电执行器(806)固结，所述机电执行器(806)也固结于浮动墙(801)；所述信号采集系统(5)包括：加速度传感器(1)、可控电流电压源(3)、位移传感器(6)与信号调理单元；所述激励输出子系统为一模拟路面输入的激振台(7)，用于产生不同频率与振幅的正弦激励、多级随机路面激励，并作用在所述负重轮(805)上，使其产生垂向的运动，并引起扭杆弹簧的弹性变形及各个杆件之间的相对运动与浮动墙(801)的垂向运动；所述加速度传感器(1)和位移传感器(6)分别实时采集浮动墙(801)的加速度信号和激振台(7)输出的位移信号并传递给信号调理单元，并由所述信号调理单元转换为离散数据后传递给数据存储与处理系统；所述数据存储与处理器(4)将接收的加速度信号和位移信号的离散数据进行存储，并根据位移信号的离散数据得到激振台(7)的路面激励速度，用于评价所述摇臂式机电悬架(8)的性能；所述机电执行器控制器(2)根据性能评价结果，输出可变的电压、电流来控制所述机电执行器(806)的输出力矩，从而由所述机电执行器(806)产生转动力矩并带动所述摇臂(804)旋转，以改善所述摇臂式机电悬架(8)的性能。2.一种车辆悬架系统性能的自动化测试方法，其特征是，应用于权利要求1所述的车辆悬架系统性能的自动化测试平台中，并按如下步骤进行：步骤1：所述激振台(7)在当前周期内输出正弦激励、脉冲激励以及随机路面激励给所述负重轮(805)，使得所述负重轮(805)处于多工况随机输入；步骤2：所述加速度传感器(1)采集所述浮动墙(801)在当前周期内的加速度信号同时，所述位移传感器(6)采集激振台(7)在当前周期内输出的位移信号，并得到路面激励速度步骤3：所述数据存储与处理器(4)根据当前周期内加速度计算所述浮动墙(801)的垂向加速度RMS值，并判断垂向加速度RMS值是否超过所设定的加速度阈值，若超过，则表示所述摇臂式机电悬架(8)平顺性较差，并执行步...

【专利技术属性】
技术研发人员：白先旭，王海涛，王俊业，李维汉，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：