一种路面自适应的车轮动载荷估计系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种路面自适应的车轮动载荷估计系统及方法，所述系统包括用于支撑车辆的轮胎、安装在车轮和车身之间的悬架系统、用于确定悬架簧上和簧下质量相对位移的位移传感器、用于根据测得的簧上和簧下质量相对位移确定车轮动载荷的估计算法模块。所述方法包括如下步骤：步骤一、将车轮动载荷估计问题转化为非线性系统未知输入重构问题；步骤二、设计滑模观测器，估计非线性系统状态；步骤三、计算观测器估计误差方程；步骤四：给出保证估计误差方程稳定的观测器增益设计方法；步骤五、通过未知输入重构实现对车轮动载荷的估计。该方法考虑悬架阻尼力非线性特性和路面随机扰动的影响，能够实现不同路面条件下车轮动载荷的低成本实时估计。

A Road Adaptive Wheel Dynamic Load Estimation System and Method

The invention discloses a road adaptive wheel dynamic load estimation system and method, which includes a tire for supporting a vehicle, a suspension system installed between the wheel and the body, a displacement sensor for determining the relative displacement of suspension spring and spring mass, and an estimation algorithm module for determining wheel dynamic load based on the measured relative displacement of spring and spring mass. The method includes the following steps: first, transforming the problem of wheel dynamic load estimation into the problem of unknown input reconstruction of a nonlinear system; second, designing sliding mode observer to estimate the state of a nonlinear system; third, calculating the estimation error equation of the observer; fourth, giving the observer gain design method to ensure the stability of the estimation error equation; fifth, through unknown input. The dynamic loads of wheels are estimated by reconfiguration. Considering the non-linear characteristics of suspension damping force and the influence of road random disturbance, this method can realize the real-time estimation of wheel dynamic loads under different road conditions at low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种路面自适应的车轮动载荷估计系统及方法
本专利技术属于汽车运动控制
，涉及一种在车辆行驶期间估计车轮动载荷的系统及方法。
技术介绍
轮胎与地面在轮-地接触点的作用力决定着车轮的纵向、侧向和垂向运动，进而影响汽车的运动和安全性能。由汽车悬架系统的弹性和阻尼特性以及轮-地耦合形成的车轮动载荷直接影响车轮的纵向和侧向力，是车辆纵-侧-垂向动力学耦合的关键因素。因此，对于汽车运动控制系统，包括制动控制系统、牵引力控制系统、车辆稳定性控制系统、转向控制系统等，均需实时获取车轮动载荷信息。车轮动载荷受到悬架系统动态特性和路面随机扰动的影响，在车辆加速、制动和转向过程中也会发生变化。现有技术中，对车轮动载荷的获取方法有直接测量法、基于轮胎压力传感器的估计方法、基于模型的开环估计方法、基于模型的闭环估计方法等。其中，直接测量法通过安装轮胎六分力传感器可实现对车轮动载荷的直接测量，但传感器价格昂贵，安装复杂，且与轮胎尺寸密切相关，通用性差；基于轮胎压力传感器的估计方法，借助轮胎压力传感器的测量信息计算车轮动载荷，其对轮胎压力的测量精度和采样频率提出了较高的要求，且必须考虑轮胎内部和外部温度的影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路面自适应的车轮动载荷估计系统，其特征在于所述系统包括轮胎、悬架系统、位移传感器、估计算法模块，其中：所述轮胎用于支撑车辆；所述悬架系统安装在车轮和车身之间；所述位移传感器用于确定悬架簧上和簧下质量相对位移；所述估计算法模块用于根据测得的簧上和簧下质量相对位移确定车轮动载荷。

【技术特征摘要】
1.一种路面自适应的车轮动载荷估计系统，其特征在于所述系统包括轮胎、悬架系统、位移传感器、估计算法模块，其中：所述轮胎用于支撑车辆；所述悬架系统安装在车轮和车身之间；所述位移传感器用于确定悬架簧上和簧下质量相对位移；所述估计算法模块用于根据测得的簧上和簧下质量相对位移确定车轮动载荷。2.一种利用权利要求1所述系统实现路面自适应的车轮动载荷估计方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、按照以下悬架系统动力学模型将车轮动载荷估计问题转化为非线性系统未知输入重构问题：式中，x1＝zs-zu，输出y＝zs-zu，未知输入d＝Rz-Rsz；zs、分别为悬架簧上质量位移、速度；zu、分别为悬架簧下质量位移、速度；ms为悬架簧上质量；mu为悬架簧下质量；ks为悬架刚度系数；f(x1,x2,x3)为描述悬架阻尼力的函数；步骤二、设计滑模观测器，估计非线...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林辉，刘志远，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23