4.4路面激励信号的描述
通常情况下，车辆振动主要来自于三方面因素的影响[3]：
➢ 路面的不规则度对车辆的干扰激励；
➢ 由加速、制动、转向等运动状态变化和由阵风引起的空气动力载荷造成的车身振动； ➢ 动力传动系的扭转振动通过耦合而诱发的整车振动。

其中路面的不规则度是车辆行驶中，产生振动的主要原因，而后两种振动方式的存在都需要一定条件，而且形成的机理与分析较为复杂，因此在大多数车辆平顺性研究中，都以路面的不规则度作为车辆悬架系统的外界干扰输入。

一般情况，路面输入大致可以分为连续振动和冲击作用两类：
➢ 连续振动：指沿道路长度方向的连续激励，例如沥青路面、搓板路面；
➢ 冲击作用：指在较短时间内的离散事件，并且有较高的强度，如坑洞、猫眼式反光路标、混凝土路面的裂缝等。

结合本课题研究的需要，本文主要采用三种路面激励信号。

根据其性质的不同，分成确定性路面信号和随机性路面信号两类。

4.4.1 确定性路面信号
车辆悬架的基本性能一般可由式（4-12）所示的谐波激励下系统的频率响应来描述。

)2sin(ft a x m in π= （4-12） 其中，a m 和f 分别代表是幅值和频率。

由于系统在固有共振频率点将产生最大的振幅，为此，本论文在系统时域响应的研究中，所选取的频率f 在第一共振频率点f n-s0附近（1.5Hz 左右），主要用于评价车辆平顺性（驾乘的舒适性）。

对于非线性系统，恒定幅值的谐波激励会导致在高频下产生较大的加速度激励信号，这会引起较大的惯性力和悬架部件的饱和。

因此，理想的情况应该是在高频时限制位移谐波激励信号的幅度。

为此，在本文中采用了分段谐波激励信号[52]，以满足在高频时限制位移谐波信号幅值的要求。

如式（4-13）所示
⎩⎨⎧>≤=T T m T m in f f ft f f a f f ft a x )2sin()/( )2sin(ππ （4-13）
上述函数在低频f ≤ f T 时产生恒定幅值激励信号，在高频f> f T 时产生恒定加速度激励信号。

其转折频率f T 选为2.1Hz ，是第一共振频率f n-s0的2倍，选择的激励频率范围从0到15Hz ，涵盖了车辆平顺性分析的主要频率范围。

车辆在行使的过程中经常遇到路面坑洼状态，不可避免的会对车辆会产生冲击的干扰。

为了衡量车辆悬架的冲击隔离特性，本论文采用了平滑脉冲信号激励进行评价[52]。

该激励信号由（4-14）式给出：
,3,2,1;)(25.00202==-μμωμωt m in e t e a x （4-14）
式中a m 是平滑脉冲信号的幅值，ω0是基波频率，μ是脉冲刚度参数。

较大的μ值会使激励产生较大的冲击和加速度信号。

图4-4示出了平滑脉冲信号各参数变化对波形的影响。

4.4.2 随机性路面信号
车辆悬架的性能特性受随机路面所含频率分量幅度和频率的严重影响，因此除了确定性激励信号外，车辆悬架控制特性还可由代表性的实测路面随机信号激励下的系统响应来评价。

本文采用了加拿大报道的某公路实测路面随机数据[55]。

对三种大约500m 路面每隔0.3m 的进行标高测量，并因此分为平滑、中等粗糙和粗糙三种等级，对所测数据进行滤波处理后，这三种路面的峰值标高分别为4、7.5和15mm 。

(b)参数a m 变化对平滑脉冲信号的影响
(a)参数μ变化对平滑脉冲信号的影响 图4-4 参数变化对平滑脉冲信号的影响 (c)参数ω0变化对平滑脉冲信号的影响
(a)不同路面的轮廓（空间频率）(b) 车速为50Km/h时不同路面的PSD轮廓（时域）
(c) 车速为100Km/h时不同路面的PSD轮廓（时域）
图4-5 某公路实测路面随机数据
图4-5(a)给出了上述实测路面的随机数据通过快速傅里叶变换进行的频谱分析结果。

并
且在恒定车速分别为50km/h及100km/h两种情况下，将所测的空间随机信号转换为时域随机
信号，分别如图4-5(b)和图4-5(c)所示。

结果表明不同路面的主导波长频率在0-2cycle/m范围，且其功率谱密度（PSD）幅值随路面粗糙度的增加而增加，同时还表明功率谱密度（PSD）
幅值随车速的增加而减小。