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一种汽车质心侧偏角测量方法技术

技术编号:12527840 阅读:213 留言:0更新日期:2015-12-17 22:53
本发明专利技术公开了一种汽车质心侧偏角测量方法,包括如下步骤:步骤一、使用传感器测量汽车行驶过程中的侧向加速度ay、横摆角速度ωr、纵向速度Vx、γ、以及δ;步骤二、采用线性二自由度模型进行动力学参数估计,得到汽车第一质心侧偏角βL;步骤三、采用非线性三自由度车辆模型的滤波算法相融合估计汽车的第二质心侧偏角βN;步骤四、采用如下公式计算汽车的质心侧偏角β:β=(1-ζ)βL+ζβN。本发明专利技术所提供的汽车质心侧偏角测量方法,仅需使用传感器测量汽车行驶过程中的侧向加速度、横摆角速度和纵向速度这三个参数,在较小的计算量的同时保证了计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车行驶参数测试
,特别涉及一种汽车稳定性控制系统中对 车辆质心侧偏角的测量方法。
技术介绍
汽车数量逐年增加,车辆行驶的安全问题引起了广泛的关注。相关研究表明,车 辆在高速行驶过程中发生的交通事故,大约45%的车辆事故是车辆失去操纵稳定性造成 的。因此汽车稳定控制系统的装车率逐年增加,欧美国家甚至立法强制车辆安装电子稳定 系统。 车辆电子稳定系统的主要功能包括车辆横摆控制、转弯制动控制等。要确定汽车 稳定性控制系统的控制目标,必须准确的获得当前汽车的运行状态,机汽车行驶过程中车 辆的状态参数。该系统的主要的控制变量为质心侧偏角。 目前市场上销售的大多数电子稳定系统产品也将车辆质心侧偏角大小作为车辆 是否稳定的判断依据,但质心侧偏角无法直接测量,现有的质心侧偏角观测方法主要有根 据车辆轮距、轴距、车轮半径等固定参数以及各轮轮速信号进行观测的方法,以及利用非接 触光学传感器间接获得数据的方法,由于此类光学传感器价格昂贵,且容易在复杂恶劣的 工况受到干扰,影响正常使用,从成本角度考虑也不适合大范围推广应用。因此国外公司 的电子稳定系统产品采用软测量的方法,利用其它传感器的数据信息对质心侧偏角进行估 计。在车辆电子稳定系统销售市场里国外的产品处于垄断地位,国内暂无成熟的车辆电子 稳定系统产品,其中国内科研机构对于质心侧偏角测量的研究尚未有成熟测量算法应用于 电子稳定系统产品中。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供,能够在相对较小 的计算量和较低的成本下,准确的得到质心偏侧角的测量结果。 本专利技术提供的技术方案为: -种汽车质心侧偏角测量方法,包括以下步骤: 步骤一、使用传感器测量汽车行驶过程中的纵向加速度ax、侧向加速度ay、横摆角 速度纵向速度Vx、以及方向盘转角δ ; 步骤二、采用线性二自由度模型进行动力学参数估计,得到汽车第一质心侧偏角 步骤三、采用非线性三自由度车辆模型的滤波算法相融合估计汽车的第二质心侧 偏角βΝ; 步骤四、采用如下公式计算汽车的质心侧偏角β :CN 105151047 A 说明书 2/9 页 其中: ?为参数,aJP a2为侧向加速度3¥的第一取值点和第二取值点。 优选的是,步骤二中,包括以下步骤: 第一质心侧偏角微分值處与侧向加速度ay、横摆角速度ω ^和纵向速度Vx三者之 间的关系满足如下公式: 对第一质心侧偏角微分值處进行积分,从而得到第一质心侧偏角的值βρ 优选的是,采用带遗忘因子的最小二乘法进行参数估计,得到第一质心侧偏角微 分值為的值后进行积分得到第一质心侧偏角的值βρ 优选的是,并采用带遗忘因子的最小二乘法进行估计后得到第一质心侧偏角的微 分值& ,使用如下公式得到车辆实时的第一质心侧偏角 其中,Δ t是积分采样周期。 优选的是,步骤三中,三自由度车辆的运动方程为: 式中,&和K f分别为车辆的后轮侧偏刚度和前轮侧偏刚度;a和b则分别是前轴 和后轴到质心的距尚;m为车辆质量;Iz为绕z轴的转动惯量、V )!车辆纵向车速; 并使用容积卡尔曼滤波算法,经初始化、预报步和滤波步迭代计算出第二质心侧 偏角的估计值βΝ。 优选的是,步骤一中,通过加速度传感器测量所述侧向加速度ay,通过横摆角速度 传感器测量所述横摆角速度ωρ所述加速度传感器和横摆角速度传感器设置于同一电路 板上。 优选的是,步骤一中,所述纵向速度Vx通过GPS模块测量得到。 优选的是,步骤一中,通过使用安装在汽车上的加速度传感器测量得到汽车的纵 向加速度,再经过积分后得到所述纵向速度Vx。 优选的是,步骤一中,通过轮速传感器测量得到轮速信号,再采用卡尔曼滤波方式 估算出汽车的纵向速度Vx。 本专利技术的有益效果是: 本专利技术所提供的汽车质心侧偏角测量方法,仅需使用传感器测量汽车行驶过程中 的侧向加速度、横摆角速度和纵向速度等参数,测量成本较低。本专利技术构建的质心侧偏角计 算模型经过简化,在较小的计算量的同时保证了计算的准确性。【附图说明】 图1为本专利技术所述的质心侧偏角测量方法流程图。 图2为本专利技术所述的汽车二自由度线性模型的动力学模型示意图。 图3为本专利技术所述的三自由度车辆模型示意图。 图4为本专利技术所述的测量装置连接结构图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。 本专利技术提供了一种汽车质心侧偏角测量技术,是将基于二自由度线性模型的动力 学参数估计和非线性三自由度车辆模型的滤波算法相融合估计车辆质心侧偏角的方法。 本专利技术的质心侧偏角估计方法是基于ESC系统所用的常规传感器如车辆的测速 模块、加速度传感器(该传感器可以测量车辆的侧向加速度和纵向加速度)、横摆角速度传 感器、方向盘转角传感器等设计的。 本专利技术的质心侧偏角估计方法如图1所示: 步骤一 SllO :首先,测量汽车实施过程中的侧向加速度\、横摆角速度c^、纵向速 度Vx、以及方向盘转角δ。 步骤二S120根据汽车侧向加速度传感器的测量值,在侧向加速度小于第一加速 度B1时,采用线性二自由度模型进行动力学参数估计方法,第一加速度的值可能因不同的 车型而变化。作为一种优选的,S1= 0. 4g,g为重力加速度,值为9. 8m/s 2,此时汽车第一质 心侧偏角β L的定义公式: 其中,Vy为车辆横向速度,车辆纵向速度。由于很小,根据三角函数关系 可将第一汽车质心侧偏角简化为 车辆在行驶的过程中,车辆纵向速度Vx在短时间内,例如在100毫秒之内,可以将 Vx看成是常数,因此对上式中的质心侧偏角进行微分可得到 如图2所示,将车辆行驶的模型简化为一个质点在坐标系下的运动,X轴和Y轴为 车辆坐标系的横轴和纵轴。车辆速度在t时刻在横轴X下的分量为Vx,在纵轴Y下的分量 Svy。车辆在转向行驶时伴有平移和转动,在经过At时刻后,车辆的速度大小和方向均发 生了变化,且车辆坐标系下的X轴和Y轴方向也发生了变化,且车辆坐标系下的X轴和Y轴 方向也发生了变化,其中,速度沿Y轴的变化Vd为: Vd= (V x+Δ Vx) · sin Δ Θ + (Vy+Δ Vy) · cos Δ Θ-Vy = Vxsin Δ θ + Δ Vxsin Δ Θ+VyCos Δ θ + Δ Vycos Δ Θ-Vy 其中,AVxS汽车纵向速度增量,AVyS汽车横向速度增量,Δ Θ为汽车转过角 度。 由于Δ Θ在短时间内很小并且可以忽略其二阶微量,因此有以下简化: sinA θ = Δ Θ AVx= 0 cos Δ Θ = 1当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车质心侧偏角测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、使用传感器测量汽车行驶过程中的纵向加速度ax、侧向加速度ay、横摆角速度ωr、纵向速度Vx、以及方向盘转角δ;步骤二、采用线性二自由度模型进行动力学参数估计,得到汽车第一质心侧偏角βL;步骤三、采用非线性三自由度车辆模型的滤波算法相融合估计汽车的第二质心侧偏角βN;步骤四、采用如下公式计算汽车的质心侧偏角β:其中,为参数,a1和a2为侧向加速度ay的第一取值点和第二取值点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:靳立强刘刚李建华陈鹏飞石冠男
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:吉林;22

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