车辆平顺性ISO计权加速度RMS计算系统

资 源 简 介

本项目通过MATLAB代码实现车辆平顺性分析中的核心指标：加权加速度有效值（RMS）的计算。程序严格遵循ISO 2631-1国际标准，集成了人体对振动敏感程度的频率计权功能。核心功能包括对原始加速度信号进行预处理、实施时域或频域的计权滤波处理（如针对坐姿垂直振动的Wk计权、水平振动的Wd计权等）、计算加权后的加速度时间历程以及最终得出加权加速度均方根值。该系统适用于汽车研发阶段的平顺性评价、座椅振动隔离率分析以及路面不平度引起的整车振动响应研究，能够帮助工程师快速评估车辆的乘坐舒适性，并为悬架系统的参数优

详 情 说 明

车辆平顺性加权加速度均方根值计算系统

项目介绍

本项目是一款基于 MATLAB 开发的专业工具，旨在根据 ISO 2631-1 国际标准，对车辆行驶过程中的人机交互振动进行定量分析与平顺性评价。系统能够处理三轴向（X、Y、Z）的原始加速度数据，通过模拟人体对不同频率振动的敏感度差异，计算加权加速度均方根值（RMS）及其综合振动总值。此系统广泛应用于乘用车舒适性开发、悬架系统性能评估以及座椅隔振特性研究，为工程师提供科学、客观的评价依据。

功能特性

1. 标准化频率计权：严格遵循 ISO 2631-1 标准，动态生成针对坐姿水平振动的 Wd 计权函数和针对垂直振动的 Wk 计权函数。
2. 全自动化处理流程：集成了从信号预处理、数字滤波器设计、零相移计权滤波到统计计算的全过程。
3. 时频域协同分析：不仅计算时域的均方根值，还同步进行功率谱密度（PSD）分析，帮助定位引起不适的具体频率成分。
4. 直观的可视化界面：通过四项核心图表展示时域信号对比、频域能量分布、各轴向指标对比以及计权函数特性。
5. 多维度评价体系：支持根据标准定义的舒适度阈值自动输出定性评估结论。

系统逻辑与功能实现

系统的核心执行逻辑分为八个主要环节，确保了计算过程的严谨性：

1. 参数初始化：系统默认采用 512Hz 的采样频率，并设定分析时间跨度。
2. 信号获取与生成：内置模拟信号发生器，可产生包含特定振动频率及随机噪声的三轴（X、Y、Z）加速度信号，模拟真实的车辆行驶工况。
3. 频率计权滤波器构建：

- 针对 X 向和 Y 向（水平）应用 Wd 计权。 - 针对 Z 向（垂直）应用 Wk 计权。 - 处理逻辑包括高通滤波（0.4Hz）、低通滤波（100Hz）、加速度-速度转换计权以及特定频率段的特殊增益调节（针对 Wk 的 Hs 滤波器）。

1. 数字滤波执行：利用双线性变换将连续传递函数离散化，并采用零相移滤波算法处理数据，消除滤波过程中产生的相位偏移，确保时域波形在时间轴上的准确性。
2. 加权均方根值计算：对滤波后的加速度时间历程进行二次方平均开方计算，得出各轴向的加权 RMS 值（rms_wx, rms_wy, rms_wz）。
3. 综合总值评估：根据 ISO 标准定义的各向加权系数（X 轴 1.4, Y 轴 1.4, Z 轴 1.0），计算综合振动总值 a_v。
4. 舒适性分级：依据 a_v 的数值大小，自动匹配六个等级（从“无不快感”到“极端不快”）。
5. 数据可视化与报告：

- 对比原始信号与计权信号的时域差异。 - 展示计权前后功率谱密度的变化，直观反映滤波器对特定频段的抑制作用。 - 柱状图展示各轴向对总振动贡献的比例。

关键算法说明

系统在实现过程中采用了以下关键技术细节：

• 滤波器传递函数：基于 Laplace 变换定义的 Wk 和 Wd 函数，设置了精确的品质因数 Q1、Q2 以及特征频率（如 f1=0.4Hz, f2=100Hz）。
• Wk 特殊处理：相比 Wd 计权，Wk 特外引入了针对人体脊柱敏感频率（5Hz-12.5Hz 附近）的阶跃计权（Ht）和比例修正（Hs）。
• 离散化技术：使用 Tustin 变换（双线性变换）确保模拟滤波器在数字信号处理中的高保真度映射。
• 指标评价逻辑：内置了递进式的条件判断分支，严格对应标准中 0.315、0.5、0.8、1.25、2.5 等关键加速度阈值（单位：m/s^2）。

使用方法

1. 环境配置：确保计算机已安装 MATLAB 环境。
2. 运行分析：直接运行主函数，系统将自动生成模拟信号并完成所有计算。
3. 数据替换：若需分析实测数据，可在信号获取部分通过加载命令载入外部 CSV 或 MAT 文件，并确保采样频率 fs 与实际测试参数一致。
4. 结果查看：在 MATLAB 命令行窗口查看数值报告，并结合弹出的图形窗口分析振动特性。

系统要求

• 软件版本：MATLAB R2016b 及以上版本。
• 必备工具箱：

- Control System Toolbox（用于处理传递函数及系统变换）。 - Signal Processing Toolbox（用于执行数字滤波及功率谱分析）。

• 性能需求：标准 PC 硬件即可满足实时处理 10 秒以上测试数据的需求。