【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆状态评估，具体地指一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统及方法。
技术介绍
1、随着车辆行驶速度的提高和交通安全问题的日益凸显，车辆的稳定性问题也引起了广泛关注。车辆在高速行驶或遇到突发情况时，往往容易出现侧翻现象，造成严重的交通事故和人员伤亡。因此，准确评估和确定车辆的稳定性对于提高交通安全至关重要。
2、目前，评估和确定车辆的稳定性通常使用相平面法，相平面法的基本思想是将车辆的状态变量(例如侧向速度、质心侧偏角、横摆角速度等)作为坐标轴，在相图中绘制不同状态下的轨迹。最常用的车辆相平面为二维质心侧偏角—质心侧偏角速度、质心侧偏角—横摆角速度两种，但这两种相平面均依靠车辆的两个状态变量来评估和确定车辆是否失稳，并没有同时考虑质心侧偏角、质心侧偏角速度和横摆角速度三个状态变量，不能充分表征车辆的稳定性状态，具有一定的局限性。
3、目前，为评估和确定车辆的稳定性，一种方式采用质心侧偏角与质心侧偏角速度相平面，将车辆的两个状态变量(质心侧偏角、质心侧偏角速度)分别作为坐标值进行二维相平面的绘制，在二维相平面的基础上采用双线法、椭圆法、菱形法等将相平面划分为稳定区域和非稳定区域，如图5所示；
4、质心侧偏角与质心侧偏角速度相平面法这种方法稳定区域边界划分简单，但是在非极限工况下实用性有待考证，而横摆角速度通常是走向失稳的第一个状态量，在该技术方案中完全没有使用横摆角速度来判断车辆是否失稳，该方案不能充分表征车辆的稳定性状态。
5、目前，为评估和确定车辆的稳定性，另一种
6、质心侧偏角与横摆角速度相平面的稳定区域边界会随着车速的变化产生明显变化，因车辆行驶工况多变，会经常遇到车速变化的情况，故不易对其稳定区域的边界曲线进行拟合或描述，且该方案没有考虑质心侧角速度这一状态变量，具有一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是要提供一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统及方法，本专利技术充分考虑了车辆的质心侧偏角、质心侧偏角速度和横摆角速度三个状态变量，兼顾质心侧偏角和质心侧偏角速度相平面更直观反映出车辆稳定性状态，以及质心侧偏角和横摆角速度相平面车辆状态变量容易测量的优点。
2、为实现此目的，本专利技术所设计的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，包括：
3、模型输入设定模块用于根据车辆所处工况确定车辆相平面simulink仿真模型的输入变量；
4、车辆相平面simulink仿真模型用于根据车辆所处工况设定车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值，并在所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值下运行车辆相平面simulink仿真模型得到当前车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值；
5、相平面绘制模块用于根据当前车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值绘制车辆三维相平面；
6、相平面划分模块用于依据稳定边界通过选定三维体结构将车辆三维相平面划分为稳定区域和非稳定区域。
7、改变车辆所处工况，模型输入设定模块用于根据车辆所处不同的工况确定车辆相平面simulink仿真模型的对应输入变量；
8、车辆相平面simulink仿真模型用于根据车辆所处不同的工况设定车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的对应初始值，并在所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的对应初始值下分别运行车辆相平面simulink仿真模型得到各个车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值；
9、相平面绘制模块用于根据各个车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值绘制对应的车辆三维相平面；
10、相平面划分模块用于依据稳定边界通过选定三维体结构将各个车辆三维相平面分别划分为稳定区域和非稳定区域；
11、所有车辆三维相平面中的稳定区域构成车辆三维相平面稳定区域库。
12、上述技术方案中，所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值的设置范围从理论质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的变化的下限到上限均匀插值设值。
13、车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统还包括：仿真模型建立模块用于根据魔术轮胎模型与线性二自由度车辆模型建立绘制车辆相平面所需的simulink仿真模型；
14、车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统还包括：轮胎及车辆模型建立模块用于根据轮胎参数建立非线性魔术轮胎模型，根据车辆参数建立线性二自由度车辆模型。
15、一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定方法，包括如下步骤：
16、步骤1：根据车辆所处工况确定车辆相平面simulink仿真模型的输入变量；
17、步骤2：车辆相平面simulink仿真模型根据车辆所处工况设定车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值，并在所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值下运行车辆相平面simulink仿真模型得到当前车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值；
18、步骤3：根据当前车辆工况不同时刻下质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的坐标值绘制车辆三维相平面；
19、步骤4：依据稳定边界通过选定三维体结构将车辆三维相平面划分为稳定区域和非稳定区域。
20、根据轮胎参数建立非线性魔术轮胎模型的具体关系式为：
21、fy＝μdysin(cyarctan(byα-ey(byα-arctan(byα)))) (1)
22、式中，μ为路面附着系数，dy为魔术轮胎的侧向力模型对应轮胎特性曲线的峰值因子，cy为魔术轮胎的侧向力模型对应轮胎特性曲线的形状因子，by为魔术轮胎的侧向力模型对应轮胎特性曲线的刚度因子，参数ey为魔术轮胎的侧向力模型对应轮胎特性曲线的曲率因子，α为轮胎侧偏角，fy为轮胎所受侧向力。
23、上述技术方案中，根据车辆参数建立线性二自由度车辆模型的具体关系式为：
24、
25、式中，fyf为前轮侧偏力、fyr为后轮侧偏力、δf为前轮转角、a为为车辆质心到前轴的距离、b为车辆质心到后轴的距离、m为车辆质量、iz为车辆绕z轴的转动惯量，z轴垂直于车辆底面并通过车辆质心，ωr为车辆横摆角速度，为车辆横摆角加速度，u为汽车前进速度，v为汽车侧向速度，汽车侧向加速度中由侧向速度影响的部分。
26、上述技术方案中，依据稳定边界通过选定三维体结构将车辆三维相平面划分为稳定区域和非稳定区域，其中，选择的三维体结构能使车辆三维相平面划分得稳定区域位于三维体结构内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，包括：模型输入设定模块用于根据车辆所处工况确定车辆相平面simulink仿真模型的输入变量；
2.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，改变车辆所处工况，模型输入设定模块用于根据车辆所处不同的工况确定车辆相平面simulink仿真模型的对应输入变量；
3.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值的设置范围从理论质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的变化的下限到上限均匀插值设值。
4.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，根据轮胎参数建立非线性魔术轮胎模型的具体关系式为：
7.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在
8.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，通过选定的三维体结构依据稳定边界将车辆三维相平面划分为稳定区域和非稳定区域，其中，选择的三维体结构能使车辆三维相平面划分得稳定区域位于三维体结构内部，非稳定区域位于三维体结构外部。
9.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，所述选定的三维体结构为球体、椭球体或长方体；
10.一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求10所述方法的步骤。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求10所述的步骤。
13.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10中所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，包括：模型输入设定模块用于根据车辆所处工况确定车辆相平面simulink仿真模型的输入变量；
2.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，改变车辆所处工况，模型输入设定模块用于根据车辆所处不同的工况确定车辆相平面simulink仿真模型的对应输入变量；
3.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，所述车辆质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的初始值的设置范围从理论质心侧偏角、质心侧偏角速度、横摆角速度的变化的下限到上限均匀插值设值。
4.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，根据轮胎参数建立非线性魔术轮胎模型的具体关系式为：
7.根据权利要求5所述的车辆三维相平面绘制及稳定区域确定系统，其特征在于，根据车辆参数建立线...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文新，闫涛卫，张佩，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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