本文選題：路面不平度 + 激光測(cè)距　； 參考：《青島大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：路面不平度是車輛行駛中受到的的主要激勵(lì),不僅影響影響車輛的平順性、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,甚至還通過路-土作用到埋地管道,對(duì)其正常使用與安全運(yùn)行帶來嚴(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 Studio逆向工程軟件對(duì)測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化降噪處理,獲得了兩種典型路面的數(shù)字模型。在獲得簡化降噪處理的點(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)路面的不平度狀況。本文的研究成果可為車輛動(dòng)態(tài)仿真及車-路耦合動(dòng)力學(xué)研究提供較為準(zhǔn)確的虛擬路面模型,具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
[Abstract]:Road roughness is the main excitation in vehicle driving, which not only affects vehicle ride comfort, handling stability, fuel economy and safety, but also affects the life of vehicle power system and transmission system. The random dynamic load of the vehicle caused by the road roughness not only causes the pavement damage, affects the pavement service life and service ability, but also affects the normal use and safe operation of the buried pipeline through the road-soil action. However, how to accurately measure the road surface roughness information and reconstruct the virtual pavement is the key of vehicle dynamic performance simulation. Based on the two-dimensional laser rangefinder, a three-dimensional pavement roughness measurement system is developed in this paper. The factors influencing the measurement accuracy are analyzed, and the error source of the measurement system and the parameters to be calibrated are determined. The genetic algorithm is used to establish the optimal calculation model for the identification of the parameters to be calibrated in the measurement system, and the optimal value of the calibration parameters is obtained. The calculation formula of measuring point coordinates is modified by using the calibrated parameters, and the correctness of the calibration parameters is verified by experiments. The influence of scanning angle, motor rotation angle and step angle of laser rangefinder on the measuring distance of road surface is studied, and the stepping angle of motor and the range of road surface measured in actual measurement are determined. The point cloud data of two typical pavements are measured by using the developed 3D pavement roughness measurement system. The point cloud data measured by Geomagic Studio reverse engineering software are simplified and the digital models of the two typical road surfaces are obtained. On the basis of obtaining the point cloud data of the simplified noise reduction, using the Delaunay triangulation criterion, triangulation growth algorithm and natural neighbor interpolation algorithm, the 3D virtual reconstruction of two typical road surfaces is carried out. At the same time, the EMD empirical mode decomposition method is used to remove the trend term caused by the gradient of the pavement, and the 3D virtual pavement with corresponding pavement grade is obtained. Finally, the power spectral density estimation function (Pyulear) based on AR model of software in Matlab is used to analyze the spectrum of reconstructed pavement, and the unevenness of virtual reconstructed pavement is obtained. The research results in this paper can provide a more accurate virtual road surface model for vehicle dynamic simulation and vehicle-road coupling dynamics research, which has important scientific significance and practical value.
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U461.51;TN249

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本文編號(hào)：1870443