沙灘車路況模擬系統之開發研究

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賴勁光(Jing-Guang Lai,) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

沙灘車路況模擬系統之開發研究
(Road Simulation Testing System for All-Terrain Vehicle)

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摘要(中)

近年來隨民眾對休閒活動意識的抬頭，戶外的各項活動不管是機車、自行車或是沙灘車(ATV)皆受大眾所歡迎，而沙灘車因為操縱簡單、娛樂性高且具有健身效果，為最廣受歡迎的休閒運動。為因應不同地區消費者的需求，國內沙灘車研究單位無不致力於創新設計各類型態沙灘車輛。然而一台新車的問世其各方面特性的優劣，必須經過一連串實車測試以及性能檢驗。是故，若能在實驗室內建立沙灘車路況模擬系統，輔以各項感測器的量測，以便探討其各項特性，不僅可節省大量的時間與人力對於研發的成本以及時間控管將有極大的效益。
本研究運用油壓伺服控制技術以及遠端參數控制理論，開發一套四軸沙灘車輛之路況模擬系統，並進行軟體上包括濾波除頻範圍設定、模擬隨機訊號參數設定以及迭代參數調校。同時於系統軟硬體整合後，先後以機車把手、鋁框、沙灘車進行負荷歷程訊號模擬真實路況，以期能夠於實驗室內準確模擬沙灘車於路面行駛之訊號。
由實驗結果可得知在機車把手之系統驗證上，其重現誤差可達1%以下。於鋁框四軸重現、沙灘車空載測試之重現誤差上皆可低於5%以下。另外，在沙灘車之負載測試(約64 kg)下，其重現誤差約達10%左右，顯見本系統具有極佳之重現性。相信本系統之開發，將可提供國內相關沙灘車業者在設計或研發上之參考。

摘要(英)

Road simulation testing system can reproduce the field strain and acceleration history of a product in the laboratory. The purpose of this research is to develop a road simulation 4 poster system of All-Terrain Vehicle (ATV) by using servo-hydraulic control technology and remote parameter control theory. Simultaneously, this study utilize three machine structures (motorcycle handle bar, aluminum frame, ATV) to validate the accuracy of developed road simulation system.
Experimental results showed that the error of root mean squares of desired strain history and response history of motorcycle handle bar was within 1%. Then 4×4 aluminum frame and 4×3 unloaded All-Terrain Vehicle were tested. We found that the error of root mean squares of desired acceleration history and response acceleration history could be lower than 5%. Moreover was tested. The results showed that the error of root mean squares of desired strain history and response history of 4×3 loaded All-Terrain Vehicle was around 10%. Obviously this system was excellent for reproducing that field acceleration history of ATV.

關鍵字(中)

★ 遠端參數控制
★ 路況模擬系統
★ 沙灘車

關鍵字(英)

★ Remote Parameter Control.
★ Road Simulation
★ All-Terrain Vehicles

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
總目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
符號說明 xvi
第一章緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究內容 2
1-4 路況模擬相關研究文獻 3
1-5 沙灘車相關文獻 5
1-6 論文架構 7
第二章理論說明 9
2-1類比/數位訊號轉換 9
2-1-1 取樣頻率 9
2-1-2 混淆現象（Aliasing） 10
2-2 訊號的時域特性 10
2-3 快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform，FFT） 13
2-4 窗函數（Window Function）的選擇 15
2-5 功率頻譜 18
2-6 隨機訊號 19
2-6-1 頻域雙對數線性法 20
2-6-2 訊號框銜接方式 21
2-7 系統轉移函數 22
2-7-1 單通道法 22
2-7-2 多通道法 23
2-8 系統轉移反函數 24
2-8-1 系統轉移反函數運算 24
2-8-2 系統轉移反函數展開 24
2-9 數位濾波器 26
2-9-1 濾波方式 26
2-9-2 延遲現象 26
2-10 初始驅動訊號 27
2-11 迭代 28
第三章實驗設備與研究步驟方法 29
3-1系統硬體設備介紹 29
3-1-1 油壓伺服系統之架構 29
3-1-2 類比訊號輸入/輸出設備 37
3-1-3 應變規放大器 39
3-1-4 感測器設備 41
3-2 路況模擬重現分析 42
3-3 實驗流程 45
第四章結果與討論 51
4-1 機車把手路況模擬應變重現結果(應變規) 53
4-1-1 單輸入、單輸出系統 53
4-1-2 雙輸入、雙輸出系統 64
4-2 鋁框路況模擬加速度重現結果(加速規) 71
4-2-1 隨機訊號高低頻 71
4-2-2 求取系統特性隨機訊號 75
4-2-3 濾波器比較 81
4-2-4 反函數除頻及濾波範圍設定 83
4-2-5 初始增益與迭代增益 90
4-2-6 鋁框加速規四軸重現 93
4-3 沙灘車路況模擬加速度重現結果(加速規) 99
4-3-1沙灘車空載路況模擬重現（4×3） 99
4-3-2 沙灘車負載狀態路況模擬重現 112
第五章結論與未來方向 116
5-1 結論 116
5-2 未來方向 116
參考文獻 118

參考文獻

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指導教授

黃俊仁(Jiun-Ren Hwang)

審核日期

2009-7-20

推文