初擬 HHT 應用於車型係數之校正系統

本研究欲建立不同車型與懸吊系統對於 AARI 檢測差異之校正系統雛形，因 此將 HHT 應用於簡易型平坦儀所量測之車輛反應加速度，利用總體經驗模態分解 原始加速度訊號，探討不同內建模態函數之特性，並找出由車輛本身所產生震動之 特定頻率段，藉由該頻率段探討不同車輛於相同道路下行駛之共同特性以及同一 車輛於不同道路狀況行駛之關係。

由於本研究主要欲了解不同車型對於車輛反應加速度之頻率段之影響，並非 探討某一訊號於特定時間或位置下之瞬時頻率，因此本研究並無使用希爾伯特轉 換得到時間-頻率-訊號三者間之關係。為了解經由總體經驗模態拆解後之訊號頻率 分布，本研究同時利用 FFT 將不同內建模態函數進行頻譜密度之分析，以了解不 同內建模態函數中之頻率分布狀況。

圖 4.8 為本研究利用簡易型平坦儀於某路段下所量測之車輛反應垂直加速度 之原始訊號以及其經 FFT 轉換所得之頻譜密度圖。由此圖可看出車輛反應加速度 主要由頻率 0 至 50Hz 之波形所組合而成，其中於 0 至 10Hz 段中更為明顯，因此 本研究利用總體經驗模態 EEMD 分解將原始訊號進行解構，如下圖 4.9 所示。圖 4.9 顯示經 EEMD 法可將原始加速度訊號拆解成 15 個不同頻率段之內建模態函數 IMF 及其經過 FFT 轉換後所得之頻譜密度圖，其中每個 IMF 中均有各自主導之頻 率區段，且隨著總體經驗模態之訊號篩選與分解，IMF 中之頻率段亦逐漸降低。此 外，由圖 4.9 亦可看出除了較高頻段之 IMF 外，於 IMF8 與 IMF9 中亦具有相對較 高之訊號值，且其所對應之頻率段範圍較為集中，約為 1.5 至 2.0Hz。此外根據文 獻[51]曾以 FFT 應用於車輛反應加速度探討車體之自然頻率並進而求解懸吊系統 中之阻尼參數，結果顯示雖原始車輛反應加速度之量測訊號之頻率組成會受到不 同路況之影響，然經 FFT 可看出在頻率段約為 1.5Hz 時有一個主要之震動量，因 此本研究認為在 IMF8 及 IMF9 中的該頻率段可能即為每輛車體自然頻率所產生。

結合上述結論，本研究初判認為利用總體經驗模態分解法可得到某一特定頻 率段係由車體本身之自然頻率所得到之震動量，且內建模態函數較快速傅立葉轉 換 FFT 更具有較穩定之頻率範圍，因此本研究後續將以更多不同之車型於同一實 驗路段進行測試，同時亦會探討不同車型於不同之實驗路段進行車輛反應垂直加 速度之蒐集與訊號拆解。

(1) 不同車型於相同道路之測試

Number of IMF

Tierra Space Gear Veryca (manual) Prius Sinta Veryca (auto)

模態分解所得之內建模態函數頻率段皆不盡相同，導致圖 4.10 之橫軸對應至內建 模態函數之頻率時具有些微之差異。

(2) 不同車型於不同道路之測試

經上述探討不同車型於頻率段約為 1.5 至 2.0Hz 時（約 IMF8 或 IMF9）均能 得到一相對主要之加速度訊號值，此結論與前述文獻[52]具有近似之結果，本研究 認為此頻率段之震動應為車體本身之自然頻率所產生之，因此本節將以不同車型 與更多不同樣本路段進行道路實測與總體經驗模態之訊號解構，探討於不同路段 是否均能得到如前述相同之結果。

本節利用下圖 4.11 四輛不同懸吊系統之車型作為總體經驗模態分解試驗法之 實驗車款，同時個車輛各自於不同之路段進行道路實測，詳細路況分布如下表 4.2 所示。實驗方式為各車型於下述路段進行簡易型平坦儀之車輛反應加速度量測，並 控制檢測速度為 45 至 60kph 上下，且將每個分析樣本路段均控制約為 600 至 800 公尺。待檢測完成後將加速度訊號利用總體經驗模態分解法進行訊號之解構，結果 如下圖 4.12 至圖 4.15 所示，此四圖之橫軸為各內建模態函數之編號；縱軸則為各 IMF 中訊號之整體均方根值。

表4.2 總體經驗模態分解試驗法之車型試驗路段分布表

Number of IMF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Veryca 於各路段經總體經驗模態分解後之 RMS 與 IMF 示意圖

Number of IMF

1 2 3 4 5 6 7 8

Number of IMF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Yaris 於各路段經總體經驗模態分解後之 RMS 與 IMF 示意圖

Number of IMF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19

Space gear 於各路段經總體經驗模態分解後之 RMS 與 AARI 示意圖

Veryca 於各路段經總體經驗模態分解後之 RMS 與 AARI 示意圖 y = 0.0068x - 0.001

R² = 0.8772

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0 1 2 3 4 5 6

RMS of IMF in 1.5-2.0Hz

AARI

y = 0.0166x - 0.0396 R² = 0.9713

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0 1 2 3 4 5 6

RMS of IMF in 1.5-2.0Hz

AARI

方根值設為基準值，將其他三車輛以比值之方式進行計算，即可獲得如下表 4.3 所

RMS of IMF in 1.5-2.0Hz

AARI

RMS of IMF in 1.5-2.0Hz

AARI

下圖 4.20 為上述四輛車型於新北市環河東路共 600 公尺路段之 AARI 檢測結 果趨勢圖，此圖可看出與前述圖 4.2 具有相同之趨勢，不同車型搭載不同之懸吊系 統會使量測 AARI 之結果不相同。經上表 4.3 針對該四輛車款進行總體經驗模態分 解後所求得之車輛調整係數校正後即可得圖 4.21 之結果。圖 4.21 顯示經調整後不 同車型所量測之 AARI 已具有較一致之量測範圍，代表該車型係數校正系統應屬 可行，本研究後續將已更多樣本路段進行此校正系統之道路實測驗證。

四輛不同車型之 AARI 檢測結果趨勢圖 0

1 2 3 4 5 6 7

0 100 200 300 400 500 600 700

AARI

Distance (m)

Space Gear Veryca (auto) Yaris Cameray

4 5 6 7

I

Space Gear Veryca (auto) Yaris Cameray