三維路面不平度測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及路面重構(gòu)研究.pdf

1、路面不平度是車(chē)輛行駛中受到的的主要激勵(lì)，不僅影響影響車(chē)輛的平順性、操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及安全性等方面，而且影響車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命。由路面不平度產(chǎn)生的車(chē)輛隨機(jī)動(dòng)載荷不僅造成路面的損壞、影響路面的使用壽命和服務(wù)能力，甚至還通過(guò)路-土作用到埋地管道，對(duì)其正常使用與安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重地影響。然而，如何較為精確地測(cè)量路面的不平度信息，重構(gòu)虛擬路面是汽車(chē)動(dòng)態(tài)性能仿真研究的關(guān)鍵。
　　本文在二維激光測(cè)距儀的基礎(chǔ)上，研制了三維路面不平

2、度測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)影響測(cè)量精度的因素進(jìn)行了分析，確定了測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源和待標(biāo)定的參數(shù)。采用遺傳算法建立了測(cè)量系統(tǒng)待標(biāo)定參數(shù)識(shí)別的優(yōu)化計(jì)算模型，獲得了標(biāo)定參數(shù)的最優(yōu)值。利用標(biāo)定后的參數(shù)對(duì)路面測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式進(jìn)行了修正，對(duì)標(biāo)定參數(shù)的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。研究了激光測(cè)距儀掃描角、電機(jī)轉(zhuǎn)角和步進(jìn)角對(duì)路面測(cè)量間距的影響，確定了實(shí)際測(cè)量時(shí)的電機(jī)的步進(jìn)角及所測(cè)路面范圍。利用研制的三維路面不平度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)取了兩種典型路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，借助Geomagic S

3、tudio逆向工程軟件對(duì)測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化降噪處理，獲得了兩種典型路面的數(shù)字模型。在獲得簡(jiǎn)化降噪處理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用Delaunay三角剖分準(zhǔn)則、三角網(wǎng)生長(zhǎng)算法和自然鄰點(diǎn)插值算法對(duì)兩種典型路面進(jìn)行了三維虛擬重構(gòu)。同時(shí)，采用EMD經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法去除由路面坡度引起的趨勢(shì)項(xiàng)，得到了相應(yīng)路面等級(jí)的三維虛擬路面。最后，利用Matlab中軟件的基于AR模型的功率譜密度估計(jì)函數(shù)Pyulear對(duì)重構(gòu)路面進(jìn)行了譜分析，得到了虛擬重構(gòu)路面的不平度