一种刚体质心加速度的估计方法技术

本发明专利技术公开了一种刚体质心加速度的估计方法，属于汽车动力学分析技术领域。该估计方法包括步骤：S1：在刚体上选择N个第一标记点，获得相应的的坐标及加速度；S2：将N个第一标记点的坐标及加速度代入加速度方程，估计出刚体的质心加速度；S3：在刚体上选择M个第二标记点，获得相应的坐标和实际加速度；根据步骤S2中估计的质心加速度，将M个第二标记点的坐标代入加速度方程，得到其估计加速度；S4：对比每个第二标记点的估计加速度与实际加速度，判断二者误差是否在允许范围内；S5：若M个第二标记点的误差均在允许范围内，则该质心加速度的估计方法可靠。本发明专利技术的估计方法能够简单快捷地获得刚体的质心加速度，有重要的工程价值。有重要的工程价值。有重要的工程价值。

【技术实现步骤摘要】
一种刚体质心加速度的估计方法


[0001]本专利技术涉及汽车动力学分析
，尤其涉及一种刚体质心加速度的估计方法。

技术介绍

[0002]随着汽车行业竞争的日益加剧，用户对汽车的动力学要求愈来愈高；由于车辆的质心位置和质心加速度对于车辆的操纵稳定性和舒适性至关重要，因此无论是汽车动力学相关的仿真过程，还是实际测试过程，获得精准的质心位置和质心加速度都具有重要意义。
[0003]但是受限于刚体形状不规则，或是性能不均匀，刚体的质心位置常常无法确定，或者虽然质心的位置可以确定，但是质心加速度传感器无法安装到质心位置，只能在近似位置布置，导致无法准确获得质心加速度；且该种情况下，仿真和实际测试的一致性也无法保证，不利于进行相关的汽车动力学分析。
[0004]因此，亟待提供一种刚体质心加速度的估计方法解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种刚体质心加速度的估计方法，能够精准获得刚体的质心加速度，解决了实际工程中无法直接测量质心物理运动特性的问题。
[0006]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0007]一种刚体质心加速度的估计方法，包括如下步骤：
[0008]S1：在刚体上选择N个第一标记点，获得N个第一标记点在固定坐标系中的加速度及在固连坐标系中的坐标；其中，N≥4；固连坐标系为固连于刚体上的坐标系；
[0009]S2：将步骤S1中N个第一标记点的坐标及加速度代入加速度方程估计出刚体的质心加速度a0；
[0010]其中，
[0011][0012]T表示固连坐标系相对于固定坐标系的方向余弦矩阵，表示T的关于时间t的二阶导数，t
11
＝(cosψcosθ)
″
,t
12
＝(cosψsinθsinφ
‑
cosφsinψ)
″
,t
13
＝(sinψsinφ+cosφcosψsinθ)
″
，t
21
＝(cosθsinψ)
″
,t
22
＝(cosψcosφ+sinψsinφsinθ)
″
,t
23
＝(cosφsinψsinθ
‑
cosψsinφ)
″
，t
31
＝(
‑
sinθ)
″
,t
32
＝(cosθsinφ)
″
,t
33
＝(cosθcosφ)
″
，其中，θ＝θ(t)为固连坐标系y轴与固定坐标系Y轴的夹角，是时间t的函数，同理，φ＝φ(t)为固连坐标系x轴与固定坐标系X轴的夹角，ψ＝ψ(t)为固连坐标系z轴与固定坐标系Z轴的夹角；a
x0
、a
y0
、a
z0
分别为质心加速度a0在固定坐标系中的分量；P为刚体上任意一个标记点，O为刚体的质心,ρ表示向量OP在固连坐标系中的坐标，ρ在刚体运动过程中保持不变；
[0013]S3：在刚体上选择M个第二标记点，获得其在固定坐标系中的实际加速度a
P
和在固连坐标系中的坐标；根据步骤S2中估计出的质心加速度a0，将M个第二标记点的坐标代入加
速度方程，得到其估计加速度a
P
′
；其中，M≥1；
[0014]S4：对比步骤S3中获得的每个第二标记点的估计加速度a
P
′
与其实际加速度a
P
，判断二者的误差Δ＝a
P
′‑
a
P
是否在允许范围内；
[0015]S5：若M个第二标记点的误差Δ均在允许范围内，则认为该质心加速度的估计方法可靠。
[0016]进一步地，步骤S2中的加速度方程通过以下步骤得到：
[0017]Q1：在固定坐标系中，刚体上任意一个标记点P的位置用以下等式表示：
[0018]R＝R0+r
[0019]其中,表示标记点P在固定坐标系的坐标，表示刚体的质心O在固定坐标系的坐标，表示向量OP在固定坐标系中的坐标；
[0020]根据固定坐标系与固连坐标系的相对位置关系，r还可以用下式表示，r＝T*ρ，其中，因此，R也可以表示为：R＝R0+T*ρ；
[0021]Q2：对R＝R0+T*ρ求关于时间t的二阶导数，即便可以得到加速度方程也即
[0022]进一步地，N取值为4。
[0023]进一步地，N取值大于4；步骤S2中，N个第一标记点中每四个不同的第一标记点均对应得到一个质心加速度a0，此时，将所有质心加速度a0的平均值作为最终的质心加速度a0。
[0024]进一步地，步骤S5中，误差Δ的允许范围为实际加速度a
P
的5％。
[0025]进一步地，M取值为2。
[0026]进一步地，步骤S1中，刚体由仿真软件建立。
[0027]进一步地，步骤S1中，刚体为实体。
[0028]进一步地，第一标记点和第二标记点的坐标及加速度由仿真软件获取或在实体上获取。
[0029]进一步地，第一标记点和第二标记点不重合。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0031]该估计方法主要提供了一个加速度方程，根据该加速度方程，只需选取若干标记点，将其坐标值及加速度值带入，便可以估计出刚体的质心加速度，估计方法简单快捷；同时，该估计方法中还设置了验证步骤，确保了质心加速度估计方法的可靠性；由于上述估计方法能够获得精准的质心加速度，解决了实际工程中无法直接测量质心物理运动特性的问题，因此具有重要的工程价值。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例中一种刚体质心加速度的估计方法的流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例中刚体在不同坐标系中的示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0035]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0037]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚体质心加速度的估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在刚体上选择N个第一标记点，获得N个第一标记点在固定坐标系中的加速度及在固连坐标系中的坐标；其中，N≥4；固连坐标系为固连于刚体上的坐标系；S2：将步骤S1中N个第一标记点的坐标及加速度代入加速度方程估计出刚体的质心加速度a0；其中，T表示固连坐标系相对于固定坐标系的方向余弦矩阵，表示T的关于时间t的二阶导数，t
11
＝(cosψcosθ)
″
,t
12
＝(cosψsinθsinφ
‑
cosφsinψ)
″
,t
13
＝(sinψsinφ+cosφcosψsinθ)
″
，t
21
＝(cosθsinψ)
″
,t
22
＝(cosψcosφ+sinψsinφsinθ)
″
,t
23
＝(cosφsinψsinθ
‑
cosψsinφ)
″
，t
31
＝(
‑
sinθ)
″
,t
32
＝(cosθsinφ)
″
,t
33
＝(cosθcosφ)
″
，其中，θ＝θ(t)为固连坐标系y轴与固定坐标系Y轴的夹角，是时间t的函数，同理，φ＝φ(t)为固连坐标系x轴与固定坐标系X轴的夹角，ψ＝ψ(t)为固连坐标系z轴与固定坐标系Z轴的夹角；a
x0
、a
y0
、a
z0
分别为质心加速度a0在固定坐标系中的分量；P为刚体上任意一个标记点，O为刚体的质心,ρ表示向量OP在固连坐标系中的坐标，ρ在刚体运动过程中保持不变；S3：在刚体上选择M个第二标记点，获得其在固定坐标系中的实际加速度a
P
和在固连坐标系中的坐标；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷盛丰，郝文权，蒋永峰，李论，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：