Παραμετρική μοντελοποιήση και ανάλυση πειραματικών ταλαντωτικών σημάτων σε τροχοφόρα οχήματα με ανάλυση της επίδρασης του φαινομένου φιλτραρίσματος του μεταξονίου
| datacite.contributor.RelatedPerson | Σακελλαρίου, Ιωάννης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Νικολακόπουλος, Παντελής | |
| datacite.contributor.Supervisor | Φασόης, Σπήλιος | |
| dc.contributor.author | Σχοινάς, Ιωάννης | |
| dc.contributor.other | Schoinas, Ioannis | |
| dc.date.accessioned | 2023-10-24T09:10:32Z | |
| dc.date.available | 2023-10-24T09:10:32Z | |
| dc.date.issued | 2023-10 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Η παρούσα εργασία εστιάζει στο πρόβλημα αναγνώρισης και μοντελοποίησης των δυναμικών χαρακτηριστικών του συστήματος ανάρτησης – σασί οχημάτων δρόμου χρησιμοποιώντας παραμετρικές μεθόδους ανάλυσης με χρονοσειρές. Η διέγερση του συστήματος οφείλεται στην τραχύτητα του οδοστρώματος, ενώ για την ανάλυση χρησιμοποιούνται αποκλειστικά σήματα απόκρισης από δύο επιταχυνσιόμετρα, τοποθετημένα στο σασί κατά μήκος του μεταξονίου από την μια πλευρά του οχήματος. Η απόκριση του συστήματος εξαρτάται, τόσο από την τραχύτητα του οδοστρώματος, όσο και από την ταχύτητα του οχήματος, γεγονός το οποίο αναφέρεται στην βιβλιογραφία ως φαινόμενο Wheelbase Filtering (WF). Το Wheelbase Filtering παρουσιάζεται σε όλα τροχοφόρα οχήματα και οφείλεται στην χρονική καθυστέρηση μεταξύ της διέγερσης των μπροστά και πίσω τροχών σε κάθε πλευρά του οχήματος από το οδόστρωμα, ενώ έχει ως αποτέλεσμα: α) την εμφάνιση αποτόμων περιοδικών αντισυχνοτήτων, και β) την επικάλυψη των δυναμικών χαρακτηριστικών του συστήματος, στο εκτιμώμενο φάσμα κάθε σήματος. Παράλληλα, προβλέπονται δύο σημαντικές δομικές/κατασκευαστικές συνθήκες, από τους που πρέπει να λαμβάνονται κατά την παραμετρική μοντελοποιήση του συστήματος: α) η τάξη της διέγερσης προβλέπεται να είναι μεγαλύτερη από την τάξη της απόκρισης και εξαρτάται από την ταχύτητα του οχήματος, και β) σε χαμηλές ταχύτητες μπορεί να εμφανίζονται ενδιάμεσοι μηδενικοί όροι στους όρους της διέγερσης. Τα σήματα επιτάχυνσης λαμβάνονται για ταχύτητες: 45, 52, 65 και 72 km/h, σε δύο διαφορετικές κατηγορίες δρόμων: α) έναν αυτοκινητόδρομο με καλή ποιότητα οδοστρώματος, και β) έναν επαρχιακό δρόμο, στον οποίο κυριαρχούν τόσο υψηλή τραχύτητα, καθώς και απότομές βυθίσεις (λακκούβες). Το πρώτο μέρος της εργασίας αφιερώνεται σε εκτενή μελέτη της επίδρασης των δύο βασικότερων αβεβαιοτήτων κατά την διάρκεια του πειράματος, στην ταχύτητα του οχήματος και στα δυναμικά χαρακτηριστικά του οδοστρώματος. Αποδεικνύεται ότι εξαιτίας αυτών το κάθε σήμα εμφανίζει: α) μη-στάσιμη, και β) μη-κανονική συμπεριφορά όσον αφορά τα σήματα από τον επαρχιακό δρόμο. Το δεύτερο μέρος αφιερώνεται στην προσπάθεια μοντελοποίησης του συστήματος με μοντέλα AR, ARMA και της ειδικής κατηγορίας WF-ARMA. Από τα αποτελέσματα γίνεται εμφανές ότι, όλα τα μοντέλα εμφανίζουν σχετικά αρκετά μεγάλες αποκλίσεις κατά την πρόβλεψη σε σχέση με τις πραγματικές τιμές του σήματος, παρόλα αυτά η σύγκλιση των μοντέλων AR και WF-ARMA με το μη παραμετρικό φάσμα φαίνεται να είναι ικανοποιητική. Παράλληλα, στην παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια εξαγωγής των δυναμικών χαρακτηριστικών (πόλων και μηδενιστών) του συστήματος μέσω των μοντέλων WF-ARMA, από την οποία τελικά δύνανται να εκτιμηθούν μόνο οι πόλοι του συστήματος στις χαμηλότερες συχνότητες, οι οποίοι αντιστοιχούν στις βασικές κινήσεις του σασί (κατακόρυφη κίνηση, πρόνευση και διατοιχισμός) και της κατακόρυφης ταλάντωσης των τροχών του εν κινήσει οχήματος. | |
| dc.description.translatedabstract | This study addresses the problem of identifying and modeling the dynamic characteristics of the suspension-chassis system of road vehicles using parametric time series analysis methods. The excitation of the system is due to the roughness of the road surface, and only response signals from two accelerometers mounted on the chassis along the wheelbase and on the one side of the vehicle are used for the analysis. The response of the system depends on both the roughness of the road surface and the speed of the vehicle, which in the literature is known as the Wheelbase Filtering (WF) effect. Wheelbase Filtering occurs in all wheeled vehicles and is due to the time delay between the excitation of the front and rear wheels on each side of the vehicle from the road surface and results in: a) the appearance of periodic troughs, and b) masking of the dynamic characteristics of the system, in the estimated PSD of each signal. At the same time, two important structural conditions, which should be considered during the parametric modelling of the system: a) the order of the excitation is larger than the order of the response and depends on the vehicle speed, and b) at low speeds intermediate zero terms may appear in the excitation. Acceleration signals are obtained for speeds: 45, 52, 65 and 72 km/h, from two different categories of roads: a) a highway with good pavement quality, and b) a country road, which is dominated by both high roughness and steep potholes. In the first part of this study an extensive study of the effect of the two main uncertainties during the experiment, on the vehicle speed and on the dynamic characteristics of the road surface, is addressed. It is shown that due to these the system exhibits a) non-stationary, and b) non-Gaussian behavior for signals obtained from the country road. In the second part of the study parametric modelling of the system is attempted using AR, ARMA and the special case of WF-ARMA models. The results show that all models show relatively large deviation with respect to the actual signal values, while predicting the data, nevertheless the convergence of AR and WF-ARMA models spectra with the non-parametric PSD seems to be satisfactory. At the same time, it is also attempted to extract the dynamic characteristics (poles and zeros) of the system using the estimated WF-ARMA models, from which it is concluded that only the poles of the system at the lowest frequencies can be obtained, which correspond to the basic chassis’ degrees of freedom (bounce, pitch and roll) and the vertical motion of the wheels. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/26048 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Οχήματα δρόμου | |
| dc.subject | Φαινόμενο wheelbase filtering | |
| dc.subject | Αβεβαιότητες κατά τη διαδρομή | |
| dc.subject | Ποιότητα οδοστρώματος | |
| dc.subject | Ταχύτητα οχήματος | |
| dc.subject | Παραμετρική μοντελοποιήση | |
| dc.subject | Μοντέλα WF-ARMA | |
| dc.subject.alternative | Surface vehicles | |
| dc.subject.alternative | Wheelbase filtering | |
| dc.subject.alternative | Speed & road uncertainties | |
| dc.subject.alternative | Parametric modelling | |
| dc.subject.alternative | WF-ARMA | |
| dc.subject.alternative | Pavement quality | |
| dc.title | Παραμετρική μοντελοποιήση και ανάλυση πειραματικών ταλαντωτικών σημάτων σε τροχοφόρα οχήματα με ανάλυση της επίδρασης του φαινομένου φιλτραρίσματος του μεταξονίου | |
| dc.title.alternative | Parametric modeling and analysis of experimental vibration signals for wheeled vehicles accounting for wheelbase filtering effects |