随机路面激励及其功率谱密度||基于ISO-8608||python&Matlab代码实现

在研究汽车悬架系统控制问题时，常常需要使用随机路面输入对控制器性能进行评估，这时，基于路面不平度的随机路面生成显得尤为重要。

本文根据《ISO-8608：机械振动 - 道路表面轮廓测量数据报告》 以及《国家标准 道路路面谱测量数据报告》，利用高度功率谱密度建立随机路面模型，为后续悬架控制问题的研究做好仿真基础。

标准指出：

拟合高度功率谱密度PSD为：其中，n0为参考空间频率；n为空间频率；w为频率指数（一般取2）。

各等级路面高度功率谱密度的均值和限值为：

基于此，计算路面高度功率谱密度，再乘以频率分量的间隔，开平方根，得到每个频率分量上的振幅谱密度 Gd。

最后对所有频率分量的振幅普密度求和，得到高度路面激励的高度分布。

核心代码如下：

Gd = sqrt(Gdn0 * (ns/n0).^(-w) * 2 * (n_max - n_min)/components);

...

for i = 1:length(x)
    profile(i) = sum(Gd .* cos(2 * pi * ns * x(i) - phase));
end

%  其中，n_min和n_max分别为最小空间频率和最小空间频率，components表示频率分量数，phase表示随机噪声

最终利用此方法分别在matlab和python中实现了随机路面生成，并可绘制其功率谱密度图像，如下：

随机路面：

1、matlab：

2、python：

功率谱密度：

有心的同学可根据核心代码编写实现，时间少的同学可于我的资源处下载源代码。

源代码后续上传至我的资源。

python：

matlab：