[发明专利]车辆悬架系统性能的自动化测试平台及方法

权利要求书

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，并执行步骤6，否则，表示所述摇臂式机电悬架(8)平顺性较好，并执行步骤4；

步骤4：所述数据存储与处理器(4)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；

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(8)平顺性较差，并执行步骤6，否则，表示所述摇臂式机电悬架(8)平顺性较好；

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(801)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(806)的转动力矩，从而利用所述PID控制器调整机电执行器(806)的输出力矩，以改善所述摇臂式机电悬架(8)的性能。

3.如权利要求1所述车辆悬架系统性能的自动化测试平台，其特征在于，所述负重轮(805)接收多工况路面随机输入，负重轮(805)的垂向运动带动所述机电执行器(806)的转子产生转动，当所述机电执行器(806)处于馈能状态时，所述机电执行器(806)作为发电机，并将所述负重轮(805)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。

4.如权利要求书1所述车辆悬架系统性能的自动化测试平台，其特征在于，将所述摇臂式机电悬架(8)装配在四轮车上，并按如下过程进行性能测试：

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(8)，悬架主动力发生器为机电执行器(806)；

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；

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；

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。