【技术实现步骤摘要】
本申请涉及汽车，特别涉及一种车辆直线行驶稳定性分析方法以及分析装置。
技术介绍
1、车辆在日常行驶过程中，经常会受到各种各样的干扰，如强侧向风、路面的异常凸起或凹坑及冰雪湿滑路面等外界环境因素的影响，致使车辆的行驶状态偏离预期，产生附加的横向运动，这就要求车辆自身必须具备能够抵抗外界干扰而保持稳定行驶的能力，从而减轻驾驶员的操作负担。在车辆的常用行驶场景中，直线行驶是最为常见的，且直线行驶时的车速往往会比弯道行驶要更高，因此车辆直线行驶的稳定性对于车辆性能开发和用户使用而言都是极为重要的。
2、相关技术中，对于车辆直线行驶的稳定性的分析技术，大多只是对车辆直线行驶状态的稳定性分析，并无针对车辆在受到干扰后所对应运动状态至稳定直线行驶状态的行驶稳定性进行定量化分析，导致对车辆直线行驶状态的分析范围考虑不够全面，无法提供全面且能够准确表达车辆直线行驶状态的分析结果。
技术实现思路
1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请实施例提供了一种车辆直线行驶稳定性分析方法以及分析装置，能够根据车辆的横摆角速度和车辆的质心侧偏角确定车辆直线行驶稳定区域边界，且对车辆受到干扰后的运动状态至稳定直线行驶状态的行驶稳定性进行定量化分析，提高了车辆直线行驶稳定性分析的全面性和准确性。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种车辆直线行驶稳定性分析方法，包括：建立考虑车辆的侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型，所述非线性动力学模型包括所述车辆的质心侧偏角参数和横摆
3、多次调整所述质心侧偏角参数和/或所述横摆角速度参数以得到多个外力干扰信号；
4、每次在所述非线性动力学模型加入一个所述外力干扰信号以扰动车辆的直线行驶，并根据多次受干扰后的车辆运动状态确定直线行驶稳定区域边界；
5、确定受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离以及受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离；
6、根据受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离以及受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离确定车辆直线行驶稳定性系数，所述车辆直线行驶稳定性系数用于表征车辆直线行驶状态的稳定性。
7、本申请上述第一方面的技术方案至少具备如下的优点或有益效果之一：建立考虑车辆的侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型对车辆直线行驶稳定性分析，通过使用车辆的质心侧偏角和横摆角速度两个参数变量来表达车辆的直线行驶稳定性。多次调整质心侧偏角参数和/或横摆角速度参数以得到多个外力干扰信号，外力干扰信号用于扰动车辆的直线行驶。每次在非线性动力学模型加入一个外力干扰信号以扰动车辆的直线行驶，并确定与所述外力干扰信号对应的车辆运动状态。通过多次在非线性动力学模型加入外力干扰信号扰动车辆的直线行驶，根据多次受干扰后的车辆运动状态确定直线行驶稳定区域边界。在确定车辆直线行驶稳定区域边界之后，根据车辆直线行驶稳定区域边界求解受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离，以及求解受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离，能够针对车辆在受到干扰后所对应运动状态的行驶稳定性进行定量化分析，提高车辆直线行驶稳定性分析的全面性和可靠性。
8、根据本申请的一些实施例，所述考虑车辆的侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型通过如下公式得到：
9、
10、
11、其中，m为车辆整车质量；iz为车辆的横摆惯量；lf为车辆质心至前轴的距离；lr为车辆质心至后轴的距离；δf为前轮转角；vx为纵向速度；vy为侧向速度；ω为横摆角速度；fsf为前车轮的轮胎侧向力，fsr为后车轮的轮胎侧向力。
12、在本申请的一些实施例中，所述前车轮的轮胎侧向力和所述后车轮的轮胎侧向力通过如下公式得到：
13、fsf＝d sin(c arctan(bαf-e(bαf-arctanbαf)))
14、fsr＝d sin(c arctan(bαr-e(bαr-arctanbαr)))
15、其中，b为刚度因子，c为形状因子，d为峰值因子，e为曲率因子，fsf为前车轮的轮胎侧向力，fsr为后车轮的轮胎侧向力，αf为前车轮的轮胎侧偏角，αr为后车轮的轮胎侧偏角。
16、在本申请的一些实施例中，所述前车轮的轮胎侧偏角、所述后车轮的轮胎侧偏角通过如下公式得到：
17、
18、
19、其中，αf为前车轮的轮胎侧偏角，αr为后车轮的轮胎侧偏角。
20、在本申请的一些实施例中，所述质心侧偏角通过如下公式得到：
21、
22、其中，β为质心侧偏角，vx为纵向速度；vy为侧向速度。
23、在本申请的一些实施例中，所述多次调整所述质心侧偏角参数和/或所述横摆角速度参数以得到多个外力干扰信号，包括：
24、控制所述横摆角速度参数和/或所述质心侧偏角参数按照预设的取值范围以及预设的取值间隔进行变化，以得到多个外力干扰信号；其中，所述质心侧偏角参数的预设取值范围为-0.5rad至0.5rad，所述质心侧偏角参数的预设取值间隔0.005rad至0.01rad，所述横摆角速度参数的预设取值范围为-1rad/s至1rad/s，所述横摆角速度参数的预设取值间隔为0.01rad/s至0.02rad/s。
25、根据本申请的一些实施例，所述根据多次受干扰后的车辆运动状态确定直线行驶稳定区域边界，包括：
26、获取所述非线性动力学模型中的所述质心侧偏角参数和所述横摆角速度参数；
27、若所述质心侧偏角参数和所述横摆角速度参数在预设的求解时间内收敛到第一预设值，确定车辆处于直线行驶稳定状态；
28、记录车辆处于直线行驶稳定状态所对应的外力干扰信号；
29、将记录的车辆处于直线行驶稳定状态所对应的外力干扰信号的有限数量离散点组成带状区域；
30、将所述带状区域确定为车辆直线行驶稳定区域边界。
31、根据本申请的一些实施例，所述确定受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离，包括：
32、获取多个所述外力干扰信号对应的离散点；
33、依次确定所述外力干扰信号所对应的离散点与所述车辆直线行驶稳定区域边界上所包含的离散点的相对距离；
34、确定所述相对距离的最小值，并将所述相对距离的最小值作为受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离。
35、根据本申请的一些实施例，所述确定受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离，包括：
36、依次确定所述车辆直线行驶稳定区域边界上所包含的离散点相对于所述横摆角速度参数、所述质心侧偏角参数均为所述第一预设值所对应的原点的相对距离；
37、将所述相对距离确定为受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离。
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【技术保护点】
1.一种车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述考虑车辆的侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型通过如下公式得到：
3.根据权利要求2所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述前车轮的轮胎侧向力和所述后车轮的轮胎侧向力通过如下公式得到：
4.根据权利要求3所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述前车轮的轮胎侧偏角、所述后车轮的轮胎侧偏角通过如下公式得到：
5.根据权利要求4所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述质心侧偏角通过如下公式得到：
6.根据权利要求1所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述多次调整所述质心侧偏角参数和/或所述横摆角速度参数以得到多个外力干扰信号，包括：
7.根据权利要求6所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述根据多次受干扰后的车辆运动状态确定直线行驶稳定区域边界，包括：
8.根据权利要求7所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述确定受干扰后
9.根据权利要求8所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述确定受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离，包括：
10.根据权利要求9所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述根据受干扰后的车辆状态至车辆直线行驶稳定区域边界的最小距离以及受干扰后的车辆状态至车辆稳定直线行驶状态的距离确定车辆直线行驶稳定性系数，包括：
11.根据权利要求10所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述定义车辆直线行驶稳定性系数通过如下公式定义：
12.一种车辆直线行驶稳定性分析装置，包括控制器，所述控制器包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如权利要求1至11任意一项所述的车辆直线行驶稳定性分析方法。
...【技术特征摘要】
1.一种车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述考虑车辆的侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型通过如下公式得到：
3.根据权利要求2所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述前车轮的轮胎侧向力和所述后车轮的轮胎侧向力通过如下公式得到：
4.根据权利要求3所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述前车轮的轮胎侧偏角、所述后车轮的轮胎侧偏角通过如下公式得到：
5.根据权利要求4所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述质心侧偏角通过如下公式得到：
6.根据权利要求1所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述多次调整所述质心侧偏角参数和/或所述横摆角速度参数以得到多个外力干扰信号，包括：
7.根据权利要求6所述的车辆直线行驶稳定性分析方法，其特征在于，所述根据多次受干扰后的车辆运动状态确定直线行驶稳定区域边界，...
【专利技术属性】
技术研发人员：白明慧，蒋永峰，郝文权，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：
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