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輕型車(chē)EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)道路模擬耐久試驗(yàn)

2020-10-20 13:22:29·  來(lái)源：ATC汽車(chē)底盤(pán)  作者：車(chē)佳黎  
　
道路模擬耐久試驗(yàn)簡(jiǎn)介背景介紹隨著汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)步，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)經(jīng)歷了整車(chē)搭載道路耐久試驗(yàn)，到傳統(tǒng)臺(tái)架耐久試驗(yàn)，再到道路模擬耐久試驗(yàn)三個(gè)階段的發(fā)展。整車(chē)搭
道路模擬耐久試驗(yàn)簡(jiǎn)介
 
背景介紹
 
隨著汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)步，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)經(jīng)歷了整車(chē)搭載道路耐久試驗(yàn)，到傳統(tǒng)臺(tái)架耐久試驗(yàn)，再到道路模擬耐久試驗(yàn)三個(gè)階段的發(fā)展。
 
整車(chē)搭載轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件道路耐久試驗(yàn)
汽車(chē)工業(yè)走過(guò)了一百多年的發(fā)展歷程，對(duì)行駛壽命、行駛安全等等以及如何更好的提高汽車(chē)的行駛壽命同時(shí)又要降低成本成了汽車(chē)研發(fā)工程師的追求，于是提出了全歷程的道路試驗(yàn)-----試車(chē)場(chǎng)整車(chē)耐久試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)為汽車(chē)研發(fā)工程師提供了寶貴的設(shè)計(jì)更改依據(jù)。
 
 
 
優(yōu)點(diǎn)：這種試驗(yàn)最接近用戶的實(shí)際使用情況，能真實(shí)的反映出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件總成的實(shí)際疲勞壽命情況。
缺點(diǎn)：試驗(yàn)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、因此在新車(chē)型開(kāi)發(fā)中就限制了這個(gè)試驗(yàn)手段的使用。
傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)臺(tái)架耐久試驗(yàn)：
隨著汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈要求汽車(chē)制造商必須更快的推出新一代的車(chē)型，才能保證在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，于是到了20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了室內(nèi)臺(tái)架模擬試驗(yàn)。
 
 
 
傳統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)是將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上，利用液壓伺服系統(tǒng)對(duì)零部件按規(guī)定的載荷進(jìn)行加載。一般方向盤(pán)輸入端作為角度輸入控制，行程為齒條全行程的90%左右，轉(zhuǎn)向拉桿作為載荷的輸入端，按照給定的載荷進(jìn)行等幅定頻加載。加載波形一般為正弦波、方波或者三角波，頻率固定。
優(yōu)點(diǎn)：能夠節(jié)省試驗(yàn)周期、試驗(yàn)費(fèi)用相對(duì)較低，有針對(duì)性的進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件疲勞耐久試驗(yàn)。
缺點(diǎn)：傳統(tǒng)的臺(tái)架耐久試驗(yàn)很難模擬出整車(chē)在實(shí)際行駛中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件所受到的動(dòng)態(tài)激勵(lì)，這種動(dòng)態(tài)激勵(lì)是隨著時(shí)域在不停 產(chǎn)生變化的，其頻率、幅值都是變化的。所以傳統(tǒng)的臺(tái)架耐久試驗(yàn)缺點(diǎn)在于試驗(yàn)的真實(shí)還原性較差。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)道路模擬耐久試驗(yàn)：
為了既能節(jié)省開(kāi)發(fā)周期與成本，又能更準(zhǔn)確的達(dá)到最真實(shí)的反映零部件的疲勞壽命情況，所以衍生出了道路模擬耐久試驗(yàn)。先是有整車(chē)的四立柱道路模擬試驗(yàn)臺(tái)，再到有針對(duì)各零部件系統(tǒng)的道路模擬試驗(yàn)臺(tái)。
 
 
 
在室內(nèi)進(jìn)行汽車(chē)零部件道路模擬試驗(yàn)，可以排除氣候等因素的影響，大大地縮短試驗(yàn)周期和節(jié)約資金，并且試驗(yàn)的可控性好，試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性強(qiáng)、精度高，便于對(duì)比，使汽車(chē)零部件的開(kāi)發(fā)周期縮短，具有重要的汽車(chē)工程應(yīng)用價(jià)值。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)道路模擬耐久試驗(yàn)的核心就是時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)。時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)就是在時(shí)域內(nèi)復(fù)現(xiàn)汽車(chē)道路行駛時(shí)所承受的載荷波形。從理論上講，它是最為“精確”的模擬試驗(yàn)。
道路模擬耐久試驗(yàn)簡(jiǎn)介
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)道路模擬耐久試驗(yàn)：將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)路譜數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)換成時(shí)域波形）導(dǎo)入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)五軸試驗(yàn)設(shè)備，通過(guò)迭代，反推出驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行道路模擬耐久試驗(yàn)。
實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在臺(tái)架試驗(yàn)中模擬出其在整車(chē)道路試驗(yàn)中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零部件所受激勵(lì)情況與疲勞損耗，使其試驗(yàn)效果與道路試驗(yàn)達(dá)到高度的一致性與同步性。
 
1、相比于傳統(tǒng)耐久試驗(yàn)，其模擬精度高，能最大限度的等同于整車(chē)耐久試驗(yàn)；
2、能較好的代替整車(chē)道路試驗(yàn)，有效的節(jié)約開(kāi)發(fā)成本和縮短試驗(yàn)周期；
3、有大量的數(shù)據(jù)監(jiān)控，能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中的問(wèn)題；
4、某一車(chē)型只需采一次路譜，便可以更換不同廠家的零部件進(jìn)行試驗(yàn)，靈活性高。
 
數(shù)據(jù)采集、分析、處理
 
 
采集的試驗(yàn)路況可包含：鐵軌路、共振路、搓板路、扭轉(zhuǎn)路、卵石路、坑洼路、井蓋路、路緣沖擊路、比利時(shí)路、碎石路、住宅路、砂石路、8字路、原地打方向、坡道駐車(chē)原地打方向、上山路、下山路等各種綜合路況。
數(shù)據(jù)格式最好轉(zhuǎn)換為為T(mén)XT或者Excel格式，一種路況的數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)一般不超過(guò)1分鐘。
 
也支持將目前主流的數(shù)采設(shè)備采集的路譜數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)支持的Sef格式。
 
轉(zhuǎn)換成時(shí)域曲線后，對(duì)數(shù)據(jù)的信號(hào)量、單位、相位、初始值置零進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
 
 
對(duì)時(shí)域波形中的異常沖擊波形進(jìn)行剔除。
 
最終處理好的時(shí)域波形
 
ICS迭代控制過(guò)程
 
ICS（Iteration Control System，迭代控制系統(tǒng)）是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，可以用來(lái)重建大量系統(tǒng)需要響應(yīng)的時(shí)域信號(hào)。
ICS過(guò)程分為兩個(gè)階段；
  • 系統(tǒng)識(shí)別過(guò)程，計(jì)算系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的傳遞函數(shù) ；
  • 迭代過(guò)程，使用第一個(gè)過(guò)程計(jì)算的傳遞函數(shù)的反函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)將得到一個(gè)實(shí)際響應(yīng)。
 
傳遞函數(shù)
通過(guò)選擇驅(qū)動(dòng)傳感器信號(hào)和測(cè)定的目標(biāo)響應(yīng)信號(hào)，用戶選擇輸入和輸出向量，通過(guò)這些向量最終計(jì)算出傳遞函數(shù)矩陣，也就是所謂的系統(tǒng)矩陣。
 
傳遞函數(shù)是一種數(shù)學(xué)模型，與系統(tǒng)的微分方程相對(duì)應(yīng)，它是系統(tǒng)本身的一種屬性，與輸入量的大小和性質(zhì)無(wú)關(guān)，因此可以在白噪聲識(shí)別階段，通過(guò)播放一個(gè)能量較小的隨機(jī)波形，通過(guò)得到的響應(yīng)波形便可計(jì)算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，從而進(jìn)一步針對(duì)各種不同形式的目標(biāo)波形反求出系統(tǒng)的輸入信號(hào)。
 
導(dǎo)入ICS過(guò)程主要是用于對(duì)之前已完成的會(huì)話導(dǎo)入，可以通過(guò)修改已完成的完整會(huì)話中替換Desired file可以減少設(shè)置的步驟，尤其是在系統(tǒng)不需要重新識(shí)別的時(shí)候。
 
ICS新建會(huì)話有2種形式，分別為標(biāo)準(zhǔn)形式，用于迭代路譜，另一種為識(shí)別形式，僅僅識(shí)別系統(tǒng)的輸入與響應(yīng)的相關(guān)性。
對(duì)于新建立的會(huì)話過(guò)程也可以通過(guò)導(dǎo)入其它會(huì)話的已有參數(shù)。（該功能用的較少）
 
打開(kāi)目標(biāo)路譜文件，預(yù)覽后如下圖所示。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)，所需響應(yīng)文件由SEF文件格式中的時(shí)域信號(hào)來(lái)獲取。
 
 
 
 
 
系統(tǒng)識(shí)別過(guò)程（計(jì)算傳遞函數(shù)關(guān)系）對(duì)于整個(gè)ICS過(guò)程迭代的收斂特性至關(guān)重要，尤其是在迭代復(fù)雜波形、存在共振及明顯外部非線性干擾的情況。
 
在允許的能量范圍內(nèi)，可盡量提高白噪聲的能量，理論上白噪聲PSD與目標(biāo)路譜的PSD越接近，所得到的系統(tǒng)矩陣越有利于迭代收斂。
 
運(yùn)行白噪聲，計(jì)算系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的傳遞函數(shù) 
 
白噪聲播放結(jié)束后，通過(guò)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)文件，系統(tǒng)即可計(jì)算出系統(tǒng)矩陣。
如果相關(guān)性較差，則需要調(diào)整白噪聲參數(shù)重新識(shí)別系統(tǒng)。
 
Multiple Coherence 多重相干性，在控制頻率帶寬內(nèi)，通過(guò)調(diào)整白噪聲參數(shù)使得多重相干性達(dá)到0.8或者更大，才認(rèn)為是計(jì)算出的傳遞函數(shù)為有效。
 
 
驅(qū)動(dòng)程序生成
迭代過(guò)程：按照流程箭頭指示，依次完成，則可以完成第一次迭代，點(diǎn)擊Next計(jì)算出RMS及第二次驅(qū)動(dòng)文件。
 
迭代過(guò)程能夠手動(dòng)操作或者自動(dòng)迭代，自動(dòng)迭代在成功計(jì)算和執(zhí)行第一次所需驅(qū)動(dòng)文件預(yù)算后才可行。一旦激活自動(dòng)迭代，軟件會(huì)不斷自動(dòng)迭代直到滿足下面條件之一：
  • 達(dá)到目標(biāo)RMS目標(biāo)值；
  • 任意響應(yīng)通道的RMS誤差大于上一次迭代大【發(fā)散】；
  • 用戶關(guān)閉自動(dòng)迭代。
 
多次迭代后（次數(shù)無(wú)具體限制，系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確，相關(guān)性越好，且波形不復(fù)雜，次數(shù)較少），RMS值落入到目標(biāo)值10%以內(nèi)即可，此時(shí)對(duì)比目標(biāo)波形與實(shí)際響應(yīng)波形，基本一致。
一般來(lái)說(shuō)，位移與角度的RMS值達(dá)到10%以內(nèi)是比較容易的，力與扭矩的RMS值達(dá)到10%以內(nèi)是較難的，特別是響應(yīng)頻率越高，則越不容易達(dá)到。
 
迭代完成后，會(huì)得到相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含有方向盤(pán)輸入角度、左右拉桿軸向力、左右拉桿外球銷(xiāo)垂直位移、以及車(chē)速信號(hào)的時(shí)域波形。在試驗(yàn)中運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序，分別對(duì)其進(jìn)行同步控制，便可得到想要的響應(yīng)。
 
EzFlow試驗(yàn)流程圖
 
 
 
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