一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法及系统技术方案

本申请涉及一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法及系统，其特征在于，其包括步骤：以车辆横轴为控制对象建立基于整车动力学状态的车辆横向动力学状态空间方程；基于所述车辆横向动力学状态空间方程建立以车辆的轴侧偏刚度为待估计参数的轴侧偏刚度识别模型和/或以车身转动惯量为待估计参数的车身转动惯量识别模型；对所述轴侧偏刚度识别模型使用带遗忘因子的迭代最小二乘法以在线识别车辆的轴侧偏刚度；基于所述轴侧偏刚度和所述车身转动惯量识别模型获取车身转动惯量。本发明专利技术可解决相关技术中的问题并可适用于商用牵引车等变载荷车辆。载荷车辆。载荷车辆。

【技术实现步骤摘要】
一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车控制
，特别涉及一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，车辆横向控制技术，是分析车辆的受力状态和力矩状态，建立描述车辆运动状态的动力学模型，将其作为被控对象，用于智能车的运动控制方案。在车辆的横向动力学模型状态方程中，侧偏刚度和转动惯量两个状态量是重要的控制参数，能否快速而准确地获得车辆行驶过程中车身的侧偏刚度和转动惯量的数据，对智能车横向运动控制的效果有显著的影响。由于目前尚无可用于直接采集车身侧偏刚度和转动惯量数据的传感器，因此一般采用参数辨识的方法，利用可采集的车身数据，使用科学的推测方法，辨识出车身的侧偏刚度和转动惯量两个状态量。
[0003]一些技术通过转向盘转角脉冲试验采集转向盘转角、横摆角速度、侧向加速度和车速信号，使用最小二乘法离线辨识车辆系统等价二自由度车辆模型的传递函数，使用非线性最小二乘法识别传递函数中的转动惯量和侧偏刚度。但使用车辆模型的传递函数离线辨识侧偏刚度和转动惯量，随着采集数据的累积，计算量逐渐增加，无法在线测量，不满足实时性要求。
[0004]一些技术建立车辆动力学模型并基于线性侧向轮胎力模型进行简化得到车辆动力学简化模型，对简化模型离散化得到轮胎侧偏刚度递推模型，采用最小二乘法在线辨识前后轮侧偏刚度。然而使用轮胎侧偏刚度递推模型在线辨识轮胎的侧偏刚度，无法同时在线识别车身的转动惯量，且由于识别对象为定载荷车辆的轮胎的侧偏刚度，不适用于商用牵引车等变载荷车辆。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法及系统，以解决相关技术中的问题并可适用于商用牵引车等变载荷车辆。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，其包括步骤：
[0007]以车辆横轴为控制对象建立基于整车动力学状态的车辆横向动力学状态空间方程；
[0008]基于所述车辆横向动力学状态空间方程建立以车辆的轴侧偏刚度为待估计参数的轴侧偏刚度识别模型和/或以车身转动惯量为待估计参数的车身转动惯量识别模型；
[0009]对所述轴侧偏刚度识别模型使用带遗忘因子的迭代最小二乘法以在线识别车辆的轴侧偏刚度；
[0010]基于所述轴侧偏刚度和所述车身转动惯量识别模型获取车身转动惯量。
[0011]一些实施例中，以车辆横轴为控制对象建立基于整车动力学状态的车辆横向动力
学状态空间方程，包括步骤：
[0012]在右手定则确定的车身坐标系下，建立车辆横向运动方程以确定车辆横向线加速度、车辆横摆角速度以及车辆横向线速度与车身前/后横轴所受横向力之间的关系；
[0013]建立车身绕z轴旋转的力矩平衡方程确定车辆横摆角加速度、车身转动惯量与车身前/后轴所受横向力之间的关系；
[0014]根据所述车辆横向运动方程以及所述车身绕z轴旋转的力矩平衡方程建立车辆横向动力学状态空间方程。
[0015]一些实施例中，建立车辆横向运动方程以确定车辆横向线加速度、车辆横摆角速度以及车辆横向线速度与车身前/后横轴所受横向力之间的关系，包括步骤：
[0016]根据第一公式确定车辆横向运动方程；
[0017]所述第一公式为：
[0018]其中，m为车身质量，为车辆横向线加速度，V
x
为车辆纵向速度，为车身横摆角速度，F
yf
为车身前轴所受的横向力，F
yr
为车身后轴所受的横向力。
[0019]一些实施例中，建立车身绕z轴旋转的力矩平衡方程确定车辆横摆角加速度、车身转动惯量与车身前/后横轴所受横向力之间的关系，包括步骤：
[0020]根据第二公式确定车身绕z轴旋转的力矩平衡方程；
[0021]所述第二公式为：
[0022]其中，I
z
为车身转动惯量，为车身横摆角加速度，l
f
为车身前轴到质心的距离，l
r
为车身后轴到质心的距离。
[0023]一些实施例中，根据所述车辆横向运动方程以及所述车身绕z轴旋转的力矩平衡方程建立车辆横向动力学状态空间方程，包括步骤：
[0024]根据第三公式定义车身前、后轴所受的横向力与轴侧偏刚度之间的关系；
[0025]所述第三公式为：F
yf
＝C
αf
(δ
‑
θ
Vf
)，F
yr
＝C
αr
(
‑
θ
Vr
)，
[0026]其中，C
αf
为车辆前轴的正值侧偏刚度，C
αr
为车辆后轴的正值侧偏刚度，δ为前轮方向与车身坐标系X轴之间的夹角，θ
Vf
为前轮速度方向与车身坐标系X轴之间的夹角，θ
Vr
为后轮速度方向与车身坐标系X轴之间的夹角；
[0027]将所述第三公式分别代入所述第一公式和第二公式后确定车辆横向动力学状态空间方程。
[0028]一些实施例中，根据所述车辆横向运动方程以及所述车身绕z轴旋转的力矩平衡方程建立车辆横向动力学状态空间方程，包括步骤：
[0029]根据第四公式确定车辆横/纵向速度与θ
Vf
、θ
Vr
之间的关系；
[0030]所述第四公式为：
[0031]其中为车辆横向线速度；
[0032]将所述第四公式代入第三公式以确定所述车辆横向动力学状态空间方程；
[0033]所述车辆横向动力学状态空间方程为：
[0034]其中ψ为车身横摆角。
[0035]一些实施例中，基于所述车辆横向动力学状态空间方程建立以车辆的轴侧偏刚度为待估计参数的轴侧偏刚度识别模型，包括步骤：
[0036]将所述第三公式和第四公式代入所述车辆横向动力学状态空间方程以确定轴侧偏刚度识别模型；
[0037]所述轴侧偏刚度识别模型表达为：
[0038][0039]基于所述车辆横向动力学状态空间方程建立以车身转动惯量为待估计参数的车身转动惯量识别模型，包括步骤：
[0040]将所述第二公式、第三公式以及第四公式代入所述车辆横向动力学状态空间方程以确定车身转动惯量识别模型；
[0041]所述车身转动惯量识别模型表达为：
[0042][0043]一些实施例中，对所述轴侧偏刚度识别模型使用带遗忘因子的迭代最小二乘法以在线识别车辆的轴侧偏刚度，包括步骤：
[0044]建立包含m个输入和n个输出的线性系统其中为所述线性系统的预测输出值，Φ
T
(t)θ为所述线性系统的状态空间方程，θ表示待识别参数；
[0045]根据第五公式求解所述线性系统的系统输出；
[0046]所述第五公式为：
[0047]其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，其包括步骤：以车辆横轴为控制对象建立基于整车动力学状态的车辆横向动力学状态空间方程；基于所述车辆横向动力学状态空间方程建立以车辆的轴侧偏刚度为待估计参数的轴侧偏刚度识别模型和/或以车身转动惯量为待估计参数的车身转动惯量识别模型；对所述轴侧偏刚度识别模型使用带遗忘因子的迭代最小二乘法以在线识别车辆的轴侧偏刚度；基于所述轴侧偏刚度和所述车身转动惯量识别模型获取车身转动惯量。2.如权利要求1所述的一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，以车辆横轴为控制对象建立基于整车动力学状态的车辆横向动力学状态空间方程，包括步骤：在右手定则确定的车身坐标系下，建立车辆横向运动方程以确定车辆横向线加速度、车辆横摆角速度以及车辆横向线速度与车身前/后横轴所受横向力之间的关系；建立车身绕z轴旋转的力矩平衡方程确定车辆横摆角加速度、车身转动惯量与车身前/后轴所受横向力之间的关系；根据所述车辆横向运动方程以及所述车身绕z轴旋转的力矩平衡方程建立车辆横向动力学状态空间方程。3.如权利要求2所述的一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，建立车辆横向运动方程以确定车辆横向线加速度、车辆横摆角速度以及车辆横向线速度与车身前/后横轴所受横向力之间的关系，包括步骤：根据第一公式确定车辆横向运动方程；所述第一公式为：其中，m为车身质量，为车辆横向线加速度，V
x
为车辆纵向速度，为车身横摆角速度，F
yf
为车身前轴所受的横向力，F
yr
为车身后轴所受的横向力。4.如权利要求3所述的一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，建立车身绕z轴旋转的力矩平衡方程确定车辆横摆角加速度、车身转动惯量与车身前/后横轴所受横向力之间的关系，包括步骤：根据第二公式确定车身绕z轴旋转的力矩平衡方程；所述第二公式为：其中，I
z
为车身转动惯量，为车身横摆角加速度，l
f
为车身前轴到质心的距离，l
r
为车身后轴到质心的距离。5.如权利要求4所述的一种侧偏刚度、转动惯量参数联合辨识方法，其特征在于，根据所述车辆横向运动方程以及所述车身绕z轴旋转的力矩平衡方程建立车辆横向动力学状态空间方程，包括步骤：根据第三公式定义车身前、后轴所受的横向力与轴侧偏刚度之间的关系；所述第三公式为：F
yf
＝C
αf
(δ
‑
θ
Vf
)，F
yr
＝C
αr
(
‑
θ
Vr
)，其中，C
αf
为车辆前轴的正值侧偏刚度，C
αr
为车辆后轴的正值侧偏刚度，δ为前轮方向与车身坐标系X轴之间的夹角，θ
Vf
为前轮速度方向与车身坐标系X轴之间的夹角，θ
Vr
为后轮速度方向与车身坐标系X轴之间的夹角...

【专利技术属性】
技术研发人员：许渊，袁沐，万四禧，管杰，毕雅梦，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：