基于RBF神经网络识别路面不平度的研究

针对应用RBF神经网络识别路面不平度的输入选择、输入方案确定和识别效果评价3个问题,提出了一种解决方法。对RBF神经网络和训练过程进行了分析,选择车辆可以测试的车辆响应作为RBF神经网络输入,引入正交试验设计确定RBF 神经网络输入方案,采用相关系数和均方根误差作为RBF神经网络识别效果的评价指标。通过采用车辆和路面不平度系统4自由度平面模型仿真获得车辆响应和前轮路面不平度,应用RBF神经网络对常用路面等级和常用车速行驶下某汽车的前轮路面不平度进行了识别。结果表明,所提出的方法解决了基于RBF神经网络识别路面不平度的3个问题,可以用于其它神经网络识别路面不平度。     

基于BP神经网络的路面不平度识别

将BP神经网络作为识别路面不平度的工具,确定了用于识别的评价指标。建立了前后轮路面不平度滤波白噪声模型和汽车平顺性4 自由度平面模型,通过仿真获得车辆响应和前后轮路面不平度,作为BP 神经网络的输入和输出。采用3 层BP 神经网络识别路面不平度,先后构造了44 种车辆响应输入方案进行训练和测试,通过评价指标选出最优输入方案。研究结果表明,在车辆行驶的常用路面和车速条件下,识别前后轮路面不平度的最优输入方案由车轮垂直加速度、车轮垂直位移和悬架动挠度组成。     

基于4种典型神经网络识别路面不平度的研究

为识别路面不平度,对4种典型神经网络及其应用选择、输入方案优化和评价指标进行研究,提出4种典型神经网络输入选择和输入组合优化的解决方案。建立了汽车系统振动的4自由度平面模型,通过仿真获得神经网络的输入和输出。采用正交试验设计确定了每种神经网络的32个输入方案,在常用的B级路面和车速60 km/h下得到每种神经网络输入方案的评价指标,通过方差分析选出每种神经网络的最优输入方案和4种典型神经网络中的最优神经网络。研究结果表明,4种典型神经网络中,NARX神经网络是识别路面不平度的最优神经网络,其最优输入方案的相关系数和均方根误差分别为96.75%和0.003 3。     

考虑路面不平度神经网络的悬架参数优化

以1/4车辆模型为例,构建了考虑路面不平度的3×3神经网络系统,并进行了多种路面条件下汽车悬架参数优化。计算结果表明,将路面不平度作为神经网络输入之一的神经网络优化系统与已有神经网络系统相比,可使设计人员综合考虑路面的影响,从而得到适应条件更广泛的悬架参数。     

基于ReliefF-RBF的路面不平度识别算法研究

路面不平度对道路车辆行驶安全性及车辆动力学响应具有重要影响。通过将路面不平度识别与先进悬架控制结合,有望能进一步提升乘员舒适性和车辆的操纵稳定性。现有基于数据驱动的路面分类方法难以高效处理时变参数与车速,现有基于模型的路面识别算法需要已知精确车辆模型,在实际应用中面临车辆物理参数难以获得的问题。提出一种融合模型和数据驱动的路面分类算法,采用基于模型的方法反算等效路面轮廓,结合数据预处理方法,对车辆响应和反算等效路面轮廓数据进行滤波;对等效路面轮廓和响应信息进行时域频域特征计算,采用ReliefF算法进行关键特征提取,构建基于径向基函数神经网络的路面分类器,进行路面分级识别;通过仿真试验和实车试验验证了不同车辆参数和车速下所提出的算法鲁棒性。     

基于RBF神经网络识别路面谱的新方法

路面不平度是车辆行驶中振动的重要激励。为了识别路面不平度的功率谱密度函数(路面谱),提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络识别路面谱的新方法。该方法以7自由度汽车振动模型为基础,以MATLAB软件仿真得到的汽车车身质心垂直加速度谱为神经网络理想输入样本,以GB7031-86建议的路面谱为神经网络理想输出样本,应用RBF神经网络建立汽车车身质心垂直加速度谱和路面谱之间的非线性映射模型。另取一组仿真得到的车身质心垂直加速度谱代入已训练好的网络进行路面谱识别。结果表明:该方法具有较强的抗噪声能力和较理想的识别精度,识别的路面谱与拟合的路面谱吻合一致。     

基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究

提出了一种基于路面不平度自功率谱密度函数PSD计算国际不平度指数IRI(International Roughness Index)的方法。通过建立1/4车辆模型来分析路面不平度的输入和汽车振动的响应,由动态响应模型的理论分析得到路面不平度的自功率谱密度函数PSD(Power Spectral Density),再应用随机理论等方法,推得基于路面不平度自功率谱密度函数PSD的IRI值。用PSD计算IRI,能够使车辆和道路部门比较他们对路面不平度的各自评价标准,从而作为其设计、改进产品的依据,IRI的求得,为公路运输部门对道路的养护决策提供了依据。     

基于汽车车身垂直加速度的典型道路路面谱识别研究

以1/4汽车振动模型为研究对象,推导出以汽车车身垂直振动加速度作为输入信号、路面不平度作为输出信号的数学模型及其模拟图,并利用MATLAB/SIMULINK搭建系统模型求解路面不平度,对路面不平度进行谱估计完成路谱的识别。通过实际测试和数据处理分析,说明该方法理论依据正确可行,可以为虚拟样机仿真路面的生成提供数据支持。     

基于增广卡尔曼滤波并考虑车辆加速度的路面不平度识别

为实现车辆在实际加减速行驶工况下路面不平度的准确识别,提出了一种考虑车辆加速度、基于增广卡尔曼滤波算法的路面识别方法.以车辆纵向加速度作为已知输入,车身垂向振动和俯仰振动响应作为观测向量,设计增广卡尔曼滤波观测器估计路面不平度信息;求取固定位移窗长度内的国际平整度指数,实现了对路面的等级分类.仿真结果表明在典型非匀速工...     

由国际平整度指数模拟路面不平度方法研究

为了将实测得到的国际平整度指数IRI值引入到路面不平度模拟中,从而在车一路或车一桥相互作用的耦舍体系中更准确地模拟由路面不平度引起的车辆动荷栽,提出了一种通过实测IRI值得到该段路路面不平度的方法.由IRI的计算方法入手,通过建立1/4车模型来分析路面不平度的输入和车辆、地面的振动响应,并通过路面不平度标准差与IRI的关系等式作为中介,将IRI引入到路面不平度的模拟中,采用周期图表法,利用功率谱密度函数和傅立叶逆变换,进一步模拟出路面不平度.最后进行了实例模拟,通过程序分析,验证了该方法的有效性.     

车辆荷载下沥青路面动力响应随机特性及可靠性分析

为了研究车辆随机荷载作用下沥青路面的动力响应,建立了车辆随机振动模型和车辆随机激励下基层-面层双粘弹性沥青路面动力响应模型,并采用Fourier变换与小波变换相结合的新方法求得了路面随机响应解析解。根据实际车辆参数及道路参数,以路面不平度为初始激励,仿真得到了车辆随机荷载的功率谱密度函数和自相关函数,分析了沥青路面在车辆荷载下的随机动力响应特性,计算了沥青路面动力响应的主要数字特征函数,同时还对沥青路面随机动力响应进行了可靠性设计。结果表明:沥青路面动力响应的均值函数与路面等级无关,而自相关函数、功率谱密度函数及标准差均随着路面等级的下降而增加;采用提出的方法确定不同可靠度下不同等级沥青路面的动力响应值,可避免采用静载荷作为路面设计荷载的不合理性,为沥青路面的可靠性设计与分析提供参考。     

路面国际不平度指数的两种描述及其应用

为理解和应用路面国际不平度指数,研究了路面国际不平度指数的时间域和时间频率域描述。基于路面国际不平度指数的标准车辆模型,建立了路面国际不平度指数的时间域描述和车辆模型的运动微分方程。在空间频率域,建立了路面不平度功率谱密度表示;在时间频率域,建立了路面激励功率谱密度表示。通过路面国际不平度指数标准车辆模型推导出悬架动挠度速度的频率响应表示,建立了路面国际不平度指数的时间频率域表示,分析证明了路面国际不平度指数和路面激励功率密度等效。利用美国LTPP项目实测路面不平度数据,求取了路面国际不平度指数时间域和时间频率域的结果,通过两者对比说明了国际不平度指数时间频率域描述的正确性和有效性,对实测路面不平度数据引入中值滤波可更好确定时间频率域路面国际不平度指数。     

主动悬架车辆平顺性和操纵稳定性协调控制的联合仿真

建立主动悬架系统的整车模型,采用LQG控制算法,以路面不平度和车身侧倾力矩同时作为车辆系统干扰信号,计算出汽车转向操作下的主动悬架最优控制力.在A级和C级路面上分别对转向盘单周正弦输入和阶跃输入工况进行平顺性和操纵稳定性协调控制的联合仿真.结果表明,与被动悬架相比,所提出的主动悬架协调控制策略能在提高车辆操纵稳定性的同时,不影响平顺性的改善.     

改进的车辆振动响应均方根值计算公式及其工程应用

为有效解决现有车辆振动响应均方根值计算公式在实际工程应用中存在的过高估计问题,以滤波白噪声路面谱作为车辆系统的路面输入模型,运用随机振动理论和复变函数积分求解方法,推导得到了基于1/4车辆模型的车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷均方根值计算公式,并通过实车试验进行验证。与传统白噪声路面谱输入模型计算结果的对比分析表明,所建立的计算公式能更加真实地反映车辆的实际振动情况,而传统计算模型对高速运行时的车辆振动响应存在高估现象。该公式可有效应用于车辆行驶振动响应的估计、路面等级的预测和车辆初始设计时悬架系统阻尼比的估算。     

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。     

基于RBF网络自适应控制的车辆道路友好性与平顺性研究

在试验测试和理论分析的基础上,建立了采用磁流变减振器的半主动悬架的模型.采用积分白噪声模拟B级路面谱作为路面输入;提出了由1个径向基神经网络辨识器和4个神经网络控制器组成的自适应控制系统;以轮胎动载荷和质心垂向加速度作为主要评价指标,利用Matlab/Simulink模块进行仿真.结果表明,设计的半主动悬架系统与被动悬架系统相比,道路友好性得到了良好改善,同时车辆的平顺性也大幅提高.     

路面随机激励下的汽车非线性悬架系统振动分析

基于滤波白噪声生成法模拟了路面不平度,建立了四分之一车辆悬架系统非线性模型,在此基础上利用统计线性化方法对汽车非线性随机振动时域响应进行了研究,并利用MATLAB／Simulink软件对悬架振动进行了数字仿真。计算结果表明,用统计线性化方法求解汽车悬架系统的非线性随机振动问题是可行而且可靠的,仿真输出量可作为评价汽车平顺性的依据。     

路面不平度传递函数法在汽车动态模拟中的应用

路面不平度是汽车行驶时最主要的激励，正确的模拟路面不平度是汽车进行计算机模拟的基础。但在通常情况下，路面不平度输入非常困难。本文针对大型有限元工程软件NAS-TRAN的使用，研究了路面不平度传递函数法，通过路面不平度传递函数输入路面不平度激励，用于汽车的动态模拟。实例验证表明，此方法简单适用，结果准确。     

基于在线动力响应的板梁桥铰接缝损伤评估方法

为了解决板梁桥铰接缝健康状态难以诊断的难题,以桥梁在车辆荷载作用下的动力响应频谱定义频谱形状差异性指数,并结合频率构造目标函数,提出了一种基于桥梁在线动力响应的铰接缝损伤定量评估方法。该方法以铰接缝横梁刚度整体下降程度作为损伤指数,通过基于L-M准则的有限元模型修正方法实现对装配式板梁桥铰接缝损伤的定位和定量分析。采用车-桥耦合振动分析方法计算桥梁的在线动力响应,并避开板梁桥1阶竖弯模态,选择包含桥梁横弯和扭转模态在内的频率段分析响应频谱形状差异性指数。数值分析了铰接缝损伤位置、损伤程度、主梁车辆横向随机位置、车辆速度和路面不平度等因素对铰接缝损伤识别结果的影响,并进一步分析了主梁和铰接缝同时存在损伤时的识别结果。研究结果表明:所提损伤评估方法抗噪能力强,损伤识别结果受车辆速度、车辆横桥向随机位置和路面不平度等因素的影响较小,识别结果较为准确;该方法对单个或多个位置铰接缝不同程度的损伤均可正确识别,误差较小,还可同时识别主梁和铰接缝损伤。对一座装配式板梁桥进行了现场试验分析,基于所提方法的板梁桥评估结果和桥梁现场情况相符,从而从应用角度证明了所提铰接缝损伤评估方法的准确性和可靠性。     

路面平整度及车辆振动模型的研究综述

为了在车-路或车-桥相互作用的耦合体系中更准确地模拟由路面不平整度引起的车辆动荷载,以及分析由动荷载引起的路面动响应,论述了路面平整度的各种定义,回顾了路面平整度的各项评价指标、评价方法及各种评价指标之间的关系。分类阐述了针对各种评价指标的现场检测方法及仪器,分析了路面平整度的各种数值模拟方法,并推荐了更符合实际情况的平整度数值模型,介绍了用于分析路面不平度引起的车辆动荷载的各种车辆振动模型。最后总结了研究路面平整度评价指标、不平度的数值模拟方法及车辆振动模型的发展趋势,提出了用于分析车辆与路面作用的耦合振动体系的各项参数的采用建议,为研究车辆随机动荷载作用下的路面或桥面动响应提供了理论依据。