车轮力传感器的动态特性是对他们进行建模、分析的前提。对车轮力传感器进行动态特性分析时,一定要先通过测试得到其非参数模型,就是频率响应函数或脉冲响应函数。在这个基础上才能进一步识别车轮力传感器的参数模型,识别它的各特性参数,例如模态质量、模态 阻尼、模态刚度及振型等。脉冲响应函数是结构系统固有的, 包含了系统的一切动态特性,因此提取系统的脉冲响应函数成为识别系统,是对系统进行动态特性分析的关键。
需要获取车轮力传感器的脉冲响应函数,必须首先进行动态标定试验。动态标定试验方法是通过对目标系统施加特定的试验信 号(如脉冲信号、正弦信号、阶跃信号等),测定系统的输出响应,以求得时间或频率为自变量的实验曲线——系统的非线性 模型。经过适当的数学处理,又可将它们转换成系统的参数模 型——传递函数。根据所加输人试验信号的不同,又可将动态试验方法分为脉冲响应法、频率响应法和阶跃响应法等。
脉冲响应法
这就是一种简单易行、含有一定实用范围的试验方法。但这种方法在有随机噪声的情况下,会带来很大误差。
脉冲响应法一般用锤击的方式实现。锤击激励方式的能量比较小,只适用于小件系统的测试,对于大型的系统,不能用 锤击获得足够的能量。
然而,脉冲试验一定不适用于车轮力传感器.第一,车轮力传感器量程较大,不同于腕力传感器,需要锤击的能量较大,一方面加力困难,还有一方面如果局部能量太大,可能会对传感器车轮造成破坏。第二,用一个重锤对车轮力传感器进行了脉冲试验,在试验中,用重锤从 不同的方向敲击六维轮力传感器(输入脉冲力信号),六维轮力传感器的输出就是脉冲响应信号。经过试验发现,重锤的施力点、施力方向与施力大小很难确定,虽然试验过程简单,但试验 的准确性和重复性较差。在现在的实验设备条件下,使用脉冲响应法对六维轮力传感器进行动态标定是不可行的。
频率响应法
他们原理是提供不同频率的谐波力信号作为传感器的输人, 通过六维轮力传感器的输出信号,求出其在不同频率下的频率响应。频率响应法在频域内测试系统的动态特性,就是公认的最理想方法,但是现有实验设备很难提供不同频率的谐波力信号。
阶跃响应法
其原理是给传感器输人一个阶跃激励信号,检测其阶跃响应信号,利用阶跃响应求出传感器的动态性能指标,而且可以辨识出传感器的传递函数。
在实践中阶跃激励信号比较容易实现,尤其是负阶跃激励信号,也就是预先对传感器施加已知的静载荷,然后突然卸载,从而获得负阶跃响应信号。
在现有的实验条件下,选择使用负阶跃响应法实现了车轮力传感器的动态标定,得到了动态性能指标与传递函数。
|