基于matlab／simulink环境下仿真生成路面不平度
傅里叶反变换的路面不平整 matlab 程序
傅里叶反变换的路面不平整matlab 程序1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本篇文章的主题和背景，以及傅里叶反变换和路面不平整的相关概念。
傅里叶反变换是一种数学工具，能够将频域信号转换为时域信号。
它被广泛应用于信号处理、图像处理等领域，可以用来分析和合成信号。
在路面不平整的研究中，傅里叶反变换也扮演了重要角色。
路面不平整是指道路表面存在起伏、凹凸不平的现象。
由于交通运输的需求和不断增长的车辆流量，路面的平整度变得至关重要。
不平整的路面会影响行车安全、行驶舒适性以及交通效率，因此对于路面不平整的研究和评估具有重要意义。
本文旨在利用傅里叶反变换的原理，设计一种基于Matlab的程序，用于识别和分析路面不平整现象。
通过对实际路面数据的采集，利用傅里叶反变换将频域信号转换为时域信号，从而得到路面不平整的空间分布情况和特征。
文章将以引言、正文和结论三个部分来展开。
引言部分将详细介绍本文的研究背景、目的和结构。
正文部分将重点讲解傅里叶反变换的原理及其在路面不平整研究中的应用。
结论部分将对研究结果进行总结，并讨论本程序在实际应用中的潜在价值。
通过本文的研究，我们期望能够提供一种有效的分析和评估路面不平整的方法，为道路建设和维护提供科学依据，提升道路交通的安全性和舒适性。
同时，本文所开发的基于Matlab的程序也可作为工程实践和学术研究的参考，为相关领域的进一步探索提供支持和借鉴。
1.2 文章结构文章结构的设计对于文章的逻辑清晰度和读者的阅读体验至关重要。
在本文中，我们将以傅里叶反变换的路面不平整MATLAB 程序为主题，通过以下章节来构建文章的结构。
2. 正文2.1 傅里叶反变换在这一部分，我们将介绍傅里叶反变换的基本概念和原理。
首先，我们将对傅里叶变换进行简要回顾，然后详细讲解其反变换的定义和数学公式。
同时，我们将通过示例演示如何使用MATLAB 实现傅里叶反变换，并讨论其在信号处理和图像恢复领域的应用。
履带车辆动力学建模及模型试验验证
履带车辆动力学建模及模型试验验证谢欢;王红岩;郝丙飞;王钦龙【摘要】为研究履带车辆的动力学性能,须建立准确的车辆模型.对履带车辆进行了拓扑结构分析,基于RecurDyn环境建立了履带车辆多体动力学模型,采用谐波叠加法对随机路面进行数字化模拟,并通过三维等效容积法建立了三维仿真路面模型.为验证多体动力学模型的可信性,进行了典型障碍和随机道路实车试验,比较了测点处加速度时间历程变化和功率谱估计曲线.结果表明:建立的动力学模型能够较好地反映实车的高频和低频振动特性,为履带车辆的动力学研究提供了模型基础.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)006【总页数】5页(P44-48)【关键词】履带车辆;动力学模型;实车试验;模型验证【作者】谢欢;王红岩;郝丙飞;王钦龙【作者单位】100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院【正文语种】中文【中图分类】TJ8110 引言目前，基于多体动力学方法的虚拟样机技术为履带车辆模型的仿真研究提供了很好的方法途径[1-2]。
进行装甲车辆性能的仿真分析，首先要建立准确的车辆动力学模型，国内许多研究者对此开展了许多卓有成效的工作。
武云鹏[3]使用ATV工具箱在ADAMS环境中建立了履带车辆悬挂系统动力学模型，研究了履带车辆悬挂系统的动力学性能。
韩宝坤[4]等建立了履带车辆基于平稳性能的动力学模型，并与DADS环境下的动力学模型进行了比较，验证了模型的合理性。
王克运[5]等为研究履带车辆越障过程中的动力学性能，建立了其动力学模型，在MATLAB/Simulink环境中对模型进行了仿真。
陈媛媛[6]利用三维建模软件Pro/E和多体动力学软件RecurDyn建立了履带车辆动力学模型，在不同的工况下，研究了履带张紧装置对车辆的机动性和平顺性的影响。
本文以某型履带车辆为研究对象，基于多体动力学软件RecurDyn环境建立履带车辆多刚体系统动力学模型，并通过实车试验对所建履带车辆模型进行验证，为下一步履带车辆动力学性能仿真分析提供较准确的模型。
基于MATLABSimulink的随机路面建模及不平度仿真研究4.2
文章修改说明编辑同志：您好！根据专家审稿反馈的意见，对文章进行了认真修改，主要包括以下几个方面：1）按照专家的要求，对一些概念进行了解释和补充2）第一稿中有图3和图4，定稿时删除了，编号忘记重新编排，已作更正；3）认真对照专家反馈的原稿，逐条进行了修改；4）参考一些出版的文献，对关键词进行了适当调整（找不到Ei的主体词表）；5）恢复了作者信息等；6）在补充参考文献英文题目的同时，对参考文献进行了梳理，更换了几篇较新文献。
7）修改稿和论文出版承诺书将于近日寄出。
1基于Matlab/Simulink的随机路面建模及不平度仿真*陈杰平1，2 陈无畏1祝辉1朱茂飞1（1.合肥工业大学机械汽车学院，合肥230009；2.安徽科技学院工学院，凤阳233100 ）[摘要] 本文在认真分析路面空间频率功率谱密度、时间频率功率谱密度与方差之间关系的基础上，建立了路面随机信号生成模型，在不同车速情况下进行了进行仿真，生成了B和C级随机路面时间激励信号。
利用功率谱密度和方差分析，对所建立模型的仿真结果与路面分级标准认真比较分析，证明建立的模型产生的随机信号的功率谱和方差值与国家规定的路面等级标准一直，结果准确可靠，可以为车辆控制研究提供可靠的激励信号。
关键词：路面不平度随机激励功率谱密度时域模型仿真中图分类号：U 461.4; U 467 文献标识码：AA Modeling & Simulation Research on Stochastic Road surfaceIrregularity Based on Matlab/SimulinkChen Jieping1,2 Chen Wuwei1Zhu Hui1Zhu Maofei1（ 1. The Faculty of Mech.&Vehicle of Hefei University of Technology, Hefei,230009, China2. The Faculty of Eng. of Anhui Science and Technology University, Fengyang ,233100, China）AbstractIn the time domain analysis of vehicle ride comfort, the veracity of the input excitation signals is related to the simulation result directly. The random road model were constructed by MA TLAB/Simulink, based on the study of the relation about stochastic road space & time frequency power spectral density (PSD) and PSD & root-mean-square (RMS). The stochastic excitation signals were produced, and the vertical displacement of the B & C level uneven road were build by simulation in different vehicle velocity. By PSD & RMS analysis of vertical displacement of simulation result and national standards, the correctness of model can be certificated, it can offer reliable excitation signals for control research of vehicle. It can be proved that the idea & methods of modeling is distinct and practical, and the method has catholicity and can be used in other uneven road. Keywords：Roughness of road surface;Power spectral density (PSD); Random Excitation;Time domain model; Simulation引言以往对汽车平顺性的研究较多的是基于线性系统的假设[1]，采用路面谱输入，利用频域方法直观而方便地建立系统响应的频域模型以获得平顺性分析计算结果，用频域研究路面谱的方法在车辆平顺性研究中发挥了很大作用[2~5]。
基于matlab／simulink环境下仿真生成路面不平度
基于matlab／simulink环境下仿真生成路面不平度研究汽车在公路路面不平度的激励下的振动响应，首件要做的即是生成道面的不平整度。
本篇文章基于matlab/simulink的环境，建立滤波白噪声法仿真生成公路路面不平整度的模型，经过对比生成的路面不平度和标准路面谱对比验证此模型的正确性，为之后生成路面不平度提供了更为合理及方便的模型，并且利用此模型生成了B级路面下不同车速的路面不平度曲线，得出一般规律。
标签：路面不平度；滤波白噪声；车速；功率谱密度1、滤波白噪声法生成路面不平度路面平整度是对理想平面的偏差。
对于路面不平度的研究，可用功率谱密度生成路面不平整度的函数[1]，通过路面不平整函数可对路面平整度做进一步的分析。
[Gq（n）=Gq（n0）（nn0）-w]（1）n-空间频率，单位是m-1；n0-参考空间频率，n0=0.1m-1；Gq（n0）-参考空间频率n0所对的路面功率谱密度值即路面不平度系数，单位为m2/m-1；w-频率指数，一般情况下取w=2。
功率谱密度Gd（n）为道面不平度值在沿其长度方向上的统计特性。
当汽车以一定的车速[v]驶过不平整路面的空间频率为[n]时，空间频率乘以汽车的行驶速度即可以得到时间频率f=vn。
[Gq（f）=1vGq（n0）（nn0）-2=Gq（n0）n02vf2]（2）式中v为汽车行驶速度（单位：m/s）；f为时间频率（单位：s-1）。
本文研究只针对B等级公路路面，B等级路面的不平度几何平均值为Gq（n0）=64×10-6m2/m-12、路面不平度时域模型模拟迄今，世界上在道路时域建模的方法上主要包括三种：谐波叠加法、滤波白噪声法和逆付利叶变换法。
其中，滤波白噪声法[2-3]在计算上较其他两种方法相对稳定，成为日前最普遍的路面不平度模拟的应用方法。
根据式（1）得到路面不平度的时域模型为[x·g（t）=-2πf0v0xg（t）+2πn0Gq（n0）v0w（t）]（3）路面不平度截止空间频率f0为0.01m-1，即对应最大路面波长λ=100m，w （t）为均值為0、方差为1的标准高斯白噪声；xg（t）是由滤波白噪声而生成的道面不平整度。
基于Simulink的路面不平度时域模型仿真研究.
ｗａ ｅ ａ ｉ ｇｍｏ ｅ ｏ ｌ ｅ ｅ ａｅ ｔｅ ｔ — ｏ ｉ ｏ ｄ ｒｕ ｈ ｅ ｓｉ ｅｍｓｏ ｉ ｅｅ ｏ ｄ ｃ ｎ ｉｉｎ ｎ ｅ ｉｌ ｐ ｅ ｓＴ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒｓ Ｉｓ ｖ ｄｄｎ ｄ ｌｃ ｕｄ ｇ ｎ ｒｔ ｈ ｉ ｍｅ ｄ ｍａｎ ｒａ ｇ ｎ ｓ ｎ ｔｒ ｆｄｆ ｒｎｔｒａ ｏ ｄ ｔ ｓａ ｄ ｖ ｈｃｅ ｓ ｅ ｄ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｅｕｔ ｏ ｏ
．
【 要】 摘 时域路 面不平度 建模 对轮椅振 动分析 具有重要 意义。对 Ｇ ／ ０１２０ ＢＴ ７３— ０５中提 出的路 面功率谱密度表达式及等分方法 应 用 线 性 滤波 法与谐 波叠加 法分别 重构路 面不平度模型 ， 用周期 图谱估计 法验证仿真 结果 。结果表 明线性滤波法与谐波叠加法均能在谱一致准则 使 下生成不 同路 面与车速 下的 时域路 面不平度 ， 为人与轮椅 系统分析研 究提供 了数据 支持 【 关键词 】 轮椅 ； 时域路 面不平度 ； 线性滤 波法 ； 谐波 叠加法
科技信息
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Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｎ
２１年 ０２
第７ 期
基于 Ｓ ｕｎ 的路面不平度时域模型仿真研究 ｉ ｌｋ ｍ ｉ
陈 龙 何 草丰 （ 重庆 邮 电大学 自动化 学 院 中国 重庆 ４ ０６ ） ０ ０ ５
【 ｂｔ ｃ］ｈ ａ ｕｈｅ ｏｅ ｉｃ ｃ ｌｏ ｈｅ ｈｉｖ ｒ ｉ ａ ｓ． ｏ ｔ ｘｒｓｏ ｅ ｏ ｏ ｅ ｓｅ ｒ ｄｃ ｓｆａ０ Ａ ｓ ａｔＴｅｒ ｄｒ ｇｎｓ ｍ ｄｌｓ ｒ ｉ ｅｌ ａ ｉ ａｏ ａ ｌ ｉ Ｆｒｈ ｅｐｅｓｎｏｔ ａ ｐｗ ｒＤｃ ｕ ａ ａ ｉｃｔｎ ｒ ｏ ｏ ｓ ｕ ａｔｗ ｃ ｒ ｂ ｔｎ ｎ ｙ ｓ ｅ ｉ ｆ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｌ ｒ ｖ ｄ ａ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔｔ ｈ ｅ ｓ ｎ ａ ｄ ｗｈ ｅｃ ａ ｒｓ ｓｅ ａｙ ｉ ｔ ｄ ｅ ｅ ｅ ｌｔ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｃ ｕ ｄ ｐ ｏ ｉ ｅ ｄ ｔ ｕ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｎ ｅ ｌ ｈ ｉ ｙ ｔ ｍｓａ ｌ ｓ ｓｓｕ ｉ ｓ ｒ ｎ
(完整word版)基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真
《现代控制理论及其应用》课程小论文基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真学院：机械工程学院班级：ＸＸＸＸ（XX）姓名：X X X2015年6月3号河北工业大学目录1、研究背景 (3)2、仿真系统模型的建立 (4)2.1被动悬架模型的建立 (4)2.2主动悬架模型的建立 (6)3、LQG控制器设计 (7)4、仿真输出与分析 (8)4.1仿真的输出 (8)4.2仿真结果分析 (11)5、总结 (11)附录：MATLAB程序源代码 (12)（一）主动悬架车辆模型 (12)（二）被动悬架车辆模型 (14)（三）均方根函数 (15)1、研究背景汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器组成,是车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称,也是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切力传递装置的总称,其主要功能是使车轮与地面有很好的附着性,使车轮动载变化较小,以保证车辆有良好的安全性,缓和路面不平的冲击,使汽车行驶平顺,乘坐舒适,在车轮跳动时,使车轮定位参数变化较小,保证车辆具有良好的操纵稳定性。
(a)被动悬架系统(b)半主动悬架系统(c)主动悬架系统图1 悬架系统汽车的悬架种类从控制力学的角度大致可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架3种（如图1所示）。
目前,大部分汽车使用被动悬架,这种悬架在路面不平或汽车转弯时,都会受到冲击,从而引起变形,这时弹簧起到了减缓冲击的作用,同时弹簧释放能量时,产生振动。
为了衰减这种振动,在悬架上采用了减振器,这种悬架作用是外力引起的,所以称为被动悬架。
半主动悬架由可控的阻尼及弹性元件组成,悬架的参数在一定范围内可以任意调节。
主动悬架是在控制环节中安装了能够产生上下移动力的装置,执行元件针对外力的作用产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷,即路面的反作用力。
随着电控技术的发展，微处理器在车辆中的应用已经日趋普遍,再加上作动器、可调减振器和变刚度弹簧等重大技术的突破,使人们更加注对主动悬架系统的研究。
整车路面不平度激励的仿真方法研究
整车路面不平度激励的仿真方法研究徐东镇;张祖芳;夏公川【摘要】Analysis of road surface roughness on the three axle vehicle random excitation input, using white noise method and the transfer function method is used to derive the vehicle six rounds of road roughness input state equations are obtained. In Matlab/Simulink to build a two-dimensional pavement roughness mathematical model, and standard pavement roughness the comparison and validation, indicating the accuracy of the model to build. Through the vehicle state equation to build six rounds of pavement roughness mathematical model. The simulation results show that the with the axle of the power density of the two wheels of the spectrum differences, on the same side of the front and rear wheels of power density spectrum difference of smaller, more in line with the actual situation of multi vehicle bridge heavy truck and in order to further validate the simulation results, the correlation coefficient of the road roughness of the six round of the vehicle is analyzed, and the results are consistent with the above conclusions.%分析了路面不平度对三轴式整车的随机激励输入，利用白噪声法和传递函数法推导得出整车六轮路面不平度输入的状态方程。
Matlab在交通仿真中的应用技巧
Matlab在交通仿真中的应用技巧引言近年来，交通拥堵问题日益严重，给人们的生活和经济发展带来了很大的困扰。
为了解决交通拥堵问题，提高交通效率，交通仿真成为了一种重要的工具。
而Matlab作为一种强大的数学计算软件，可以提供丰富的工具和函数，为交通仿真提供了很大的帮助。
本文将介绍一些Matlab在交通仿真中的应用技巧，包括交通流模型、交通信号灯优化、路网设计和交通预测等方面。
1. 交通流模型交通流模型是交通仿真的基础，它用于描述交通流的行为和变化。
在Matlab中，我们可以利用各种数学模型来建立和模拟交通流。
常用的交通流模型包括微观模型和宏观模型。
微观模型主要用于个体车辆行为的建模，宏观模型主要用于整个交通网络的流量分布和拥堵状况的模拟。
在建立交通流模型时，我们需要收集大量的交通数据，包括车辆的速度、密度和流量等信息。
利用Matlab的数据处理功能，我们可以轻松地对这些数据进行分析和建模。
例如，可以使用Matlab的数据统计函数来计算交通流的平均速度和流量，进而推导出交通流的密度和流量之间的关系。
2. 交通信号灯优化交通信号灯是调控交通流的重要手段。
合理地优化交通信号灯的配时方案，可以有效减少交通拥堵和减少人们的出行时间。
在Matlab中，我们可以利用优化算法来优化交通信号灯的配时方案。
常用的优化算法有遗传算法、粒子群算法等。
首先，我们需要建立交通信号灯的仿真模型，模拟交通信号灯的开关过程和车辆的行驶。
然后，利用Matlab的优化函数，设置优化目标和约束条件，进行信号灯配时方案的优化。
最后，通过仿真实验，评估不同配时方案的性能，选择最优的配时方案。
3. 路网设计路网设计是交通规划和交通工程中的重要环节。
合理地设计路网，可以提高交通的通行能力和效率。
在Matlab中，我们可以利用图论算法和网络流模型来进行路网设计。
首先，我们需要建立路网的拓扑结构，即道路和交叉口之间的连接关系。
然后，利用图论算法，计算路网的最短路径和最小生成树等信息。
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基于matlab／simulink环境下仿真生成路面不平度
研究汽车在公路路面不平度的激励下的振动响应，首件要做的即是生成道面的不平整度。
本篇文章基于matlab/simulink的环境，建立滤波白噪声法仿真生成公路路面不平整度的模型，经过对比生成的路面不平度和标准路面谱对比验证此模型的正确性，为之后生成路面不平度提供了更为合理及方便的模型，并且利用此模型生成了B级路面下不同车速的路面不平度曲线，得出一般规律。
标签：路面不平度；滤波白噪声；车速；功率谱密度
1、滤波白噪声法生成路面不平度
路面平整度是对理想平面的偏差。
对于路面不平度的研究，可用功率谱密度生成路面不平整度的函数[1]，通过路面不平整函数可对路面平整度做进一步的分析。
[Gq（n）=Gq（n0）（nn0）-w]（1）
n-空间频率，单位是m-1；n0-参考空间频率，n0=0.1m-1；Gq（n0）-参考空间频率n0所对的路面功率谱密度值即路面不平度系数，单位为m2/m-1；w-频率指数，一般情况下取w=2。
功率谱密度Gd（n）为道面不平度值在沿其长度方向上的统计特性。
当汽车以一定的车速[v]驶过不平整路面的空间频率为[n]时，空间频率乘以汽车的行驶速度即可以得到时间频率f=vn。
[Gq（f）=1vGq（n0）（nn0）-2=Gq（n0）n02vf2]（2）
式中v为汽车行驶速度（单位：m/s）；f为时间频率（单位：s-1）。
本文研究只针对B等级公路路面，B等级路面的不平度几何平均值为Gq（n0）=64×10-6m2/m-1
2、路面不平度时域模型模拟
迄今，世界上在道路时域建模的方法上主要包括三种：谐波叠加法、滤波白噪声法和逆付利叶变换法。
其中，滤波白噪声法[2-3]在计算上较其他两种方法相对稳定，成为日前最普遍的路面不平度模拟的应用方法。
根据式（1）得到路面不平度的时域模型为
[x·g（t）=-2πf0v0xg（t）+2πn0Gq（n0）v0w（t）]（3）
路面不平度截止空间频率f0为0.01m-1，即对应最大路面波长λ=100m，w （t）为均值為0、方差为1的标准高斯白噪声；xg（t）是由滤波白噪声而生成的道面不平整度。
3、路面不平度的时域分析模型
基于matlab/simulink环境下通过改变v0仿真生成得到不同车速下的B级路面不平整度模型。
在simulink工作界面下，创建与计算公式一致的仿真模型，其仿真模型如图1所示，包括一个带限白噪声模块，两个常数模块，一个积分器和一个路面时域模型观察窗。
常数模块constant1的计算公式为-2πf0v0；常数模块constant的计算公式为[2πG0×v0Ω0]。
当速度分别为20m/s，25m/s时，生成的路面平整度曲线如图所示：（1）速度为20m/s时B级路面平整度曲线
（2）速度为25m/s时B级路面平整度曲线
4、结论
分析得出，采用本文建立的模型分析路面不平度基本符合规范要求，并且具有很高的准确性。
當车速为20m/s时路面不平度的最大值为0.0133m，最小值为0.0107m；当车速为25m/s时路面的不平整度最大值0.0138m，增加的幅度为3.7%，最小值是0.0110m，增幅为2.8%。
从以上数据得出车速对高等级路面的不平整度影响较小，在进行路面不平整度计算时可采用最常见车速20m/s来计算。
参考文献：
[1]刘献栋，邓志党，高峰.公路路面不平度的数值模拟方法研究[J].北京航空航天大学学报，2003，29（9）：843-846.
[2]王亚，陈思忠，郑凯锋.时空相关路面不平度时域模型仿真研究[J].振动与冲击，2013，70-74.
[3]赵旗，王维.基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真[J].科学技术与工程，2016，16（27）：283-289.。