一种汽车极限工况下轮胎侧偏角测试方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车极限工况下轮胎侧偏角测试方法，其特征是：设置包括拉线位移传感器、GPS基站、GPS移动站的测量系统；拉线位移传感器用于测量车轮平面pp与汽车车身纵轴线之间的夹角α3；GPS基准站用于实时发送载波相位差分RTK改正数，GPS移动站通过接收的载波相位差分RTK改正数，计算汽车左前轮中心点的速度方向与汽车车身纵轴线之间的夹角α1，α3与α1之差即为轮胎侧偏角。本发明专利技术采用拉线位移传感器和GPS设备组成测量系统，可以精确测量极限工况下的汽车轮胎侧偏角，操作简便、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车控制和检测领域，更具体的说是涉及
技术介绍
汽车在行驶过程中，由于路面侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时汽车受到离心力等作用，车轮中心受到悬架对其作用的侧向力Fy，相应的在地面上产生地面侧向反作用力FY，即侧偏力。在侧偏力作用时，车轮行驶的速度方向偏离车轮旋转平面，车轮接触印迹中心线不再与车轮平面平行，两者之间的夹角称为轮胎侧偏角，其中，侧偏力与轮胎侧偏角之间的关系称为轮胎的侧偏特性。橡胶轮胎的侧偏特性直接影响整车转向特性和操纵稳定性，是汽车动力学稳定性控制的基础。左右侧车轮决定了车轴的侧偏特性，前后轴侧偏特性组合决定了整车的转向特性，包括过多转向、不足转向和中性转向。良好操纵稳定性的汽车应具有适度的不足转向特性，但汽车瞬态转向特性与行驶工况有关，如侧向加减速、纵向加减速、车厢侧倾等，这些因素造成当汽车制动、加速和转向时，整车质量向前轮、后轮和外侧车轮转移，从而，进一步恶化了轮胎的侧偏特性。广义上说，决定整车转向特性的车轮侧偏角，除了上述侧偏角之夕卜，还包括悬架变形转向和车厢侧倾转向。所以准确获取实车行驶工况下的轮胎侧偏角是比较困难的，特别是在大方向盘转角时加速、制动的极限工况下，悬架非线性程度增加，测量条件进一步恶化。在高附着路面，轮胎侧偏特性在轮胎侧偏角较小时(小于8° )，侧偏力和轮胎侧偏角之间近似线性关系，在轮胎侧偏角大于10°时，非线性关系明显。在低附着路面，对应的轮胎侧偏角更小，这种结论仅限于汽车垂直载荷和轮胎姿态恒定的情况，而在实际行驶中，汽车垂直载荷和轮胎姿态恒定是不能满足的。现有技术中，对轮胎侧偏角的获取有基于动力学模型的观测和基于实际传感器的测量两种方法。基于动力学模型的观测方法在实际动力学稳定性控制中广泛采用。汽车轮胎侧偏角的估算属于汽车状态估计，常用的有卡尔曼滤波、滑模观测器、自适应观测器等。美国斯坦福大学基于轮胎回正力矩设计非线性观测器来估计轮胎侧偏角。轮胎侧偏刚度的估计方法主要有最小二乘直接方法、加速度变化率方法等。这些方法主要根据整车运动参数推测计算车轮姿态，由轮胎侧偏刚度和小侧偏角之间的关系导出轮胎侧偏角。这些方法在汽车大方向盘转角时的加速和制动工况时，数据收敛速度和精度受到影响，因此不再适用。基于实际传感器的测量方法，目前主要是基于装在车轮上的双向光学速度传感器，最典型的是Datron-kistler公司的SFII。其成本昂贵，测量信息单一。其他基于GPS的测量方法，一般只能直接获取到车身侧偏信息，在极限工况下对轮胎侧偏角的导出误差明显。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测试精度高、操作简便、能够获取较多的汽车运动参数且成本相对较低的汽车轮胎侧偏角测试方法。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案:本专利技术汽车极限工况下轮胎侧偏角测试方法，其特点是:设置包括拉线位移传感器、GPS基站、GPS移动站的测量系统；所述拉线位移传感器的传感器金属头安装在汽车前轴上距离汽车左前轮中心C点为e的位置处，所述拉线位移传感器的接线端安装在汽车左转向节臂上距离汽车左前轮中心C点为d的位置处，由所述拉线位移传感器实时测量所述传感器金属头与所述接线端之间的距离f ;所述GPS基准站与汽车的有效距离为30公里，所述GPS基准站实时发送载波相位差分RTK改正数；所述GPS移动站包括主天线和副天线；所述主天线安装在汽车质心所在的垂直于路面的直线与车顶的交点A处，所述副天线安装与主天线之间距离为a的车顶尾部B处，所述A与B的连线平行于汽车车身纵轴线；所述GPS移动站实时接收所述载波相位差分RTK改正数，并通过所述载波相位差分RTK改正数实时计算所述主天线沿水平面的移动速度uA、所述副天线沿水平面的移动速度uB、以及uA方向与正北方向的夹角仏、uB方向与正北方向的夹角I ;汽车行驶过程中轮胎侧偏角α由式(I)计算获得:Ct=Ct3-Ct1(I)式⑴中α 3为车轮平面ρρ与汽车车身纵轴线之间的夹角，α:为汽车左前轮中心C点的速度方向与汽车车身纵轴线之间的夹角；所述Ci3由式(2)计算获得:权利要求1.，其特征是:设置包括拉线位移传感器(I)、GPS基站(8 )、GPS移动站的测量系统； 所述拉线位移传感器(I)的传感器金属头安装在汽车前轴(3)上距离汽车左前轮中心C点(7 )为e的位置处，所述拉线位移传感器(I)的接线端安装在汽车左转向节臂(2 )上距离汽车左前轮中心C点(7)为d的位置处，由所述拉线位移传感器(I)实时测量所述传感器金属头与所述接线端之间的距离f ; 所述GPS基准站(8)与汽车的有效距离为30公里，所述GPS基准站(8)实时发送载波相位差分RTK改正数 所述GPS移动站包括主天线(5)和副天线(6);所述主天线(5)安装在汽车质心所在的垂直于路面的直线与车顶的交点A处，所述副天线(6)安装与主天线(5)之间距离为a的车顶尾部B处，所述A与B的连线平行于汽车车身纵轴线(9);所述GPS移动站实时接收所述载波相位差分RTK改正数，并通过所述载波相位差分RTK改正数实时计算所述主天线(5)沿水平面的移动速度uA、所述副天线(6)沿水平面的移动速度uB、以及uA方向与正北方向的夹角φ/、uB方向与正北方向的夹角队； 汽车行驶过程中轮胎侧偏角α由式(I)计算获得:全文摘要本专利技术公开了，其特征是设置包括拉线位移传感器、GPS基站、GPS移动站的测量系统；拉线位移传感器用于测量车轮平面pp与汽车车身纵轴线之间的夹角α3；GPS基准站用于实时发送载波相位差分RTK改正数，GPS移动站通过接收的载波相位差分RTK改正数，计算汽车左前轮中心点的速度方向与汽车车身纵轴线之间的夹角α1，α3与α1之差即为轮胎侧偏角。本专利技术采用拉线位移传感器和GPS设备组成测量系统，可以精确测量极限工况下的汽车轮胎侧偏角，操作简便、成本低廉。文档编号B60W40/10GK103253272SQ20131018086公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日专利技术者张小龙, 陈彬, 王啟永 申请人:安徽农业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车极限工况下轮胎侧偏角测试方法，其特征是：设置包括拉线位移传感器（1）、GPS基站（8）、GPS移动站的测量系统；所述拉线位移传感器（1）的传感器金属头安装在汽车前轴（3）上距离汽车左前轮中心C点（7）为e的位置处，所述拉线位移传感器（1）的接线端安装在汽车左转向节臂（2）上距离汽车左前轮中心C点（7）为d的位置处，由所述拉线位移传感器（1）实时测量所述传感器金属头与所述接线端之间的距离f；所述GPS基准站（8）与汽车的有效距离为30公里，所述GPS基准站（8）实时发送载波相位差分RTK改正数所述GPS移动站包括主天线（5）和副天线（6）；所述主天线（5）安装在汽车质心所在的垂直于路面的直线与车顶的交点A处，所述副天线（6）安装与主天线（5）之间距离为a的车顶尾部B处，所述A与B的连线平行于汽车车身纵轴线（9）；所述GPS移动站实时接收所述载波相位差分RTK改正数，并通过所述载波相位差分RTK改正数实时计算所述主天线（5）沿水平面的移动速度uA、所述副天线（6）沿水平面的移动速度uB、以及uA方向与正北方向的夹角uB方向与正北方向的夹角汽车行驶过程中轮胎侧偏角α由式（1）计算获得：α=α3?α1?????（1）式(1)中α3为车轮平面pp（10）与汽车车身纵轴线（9）之间的夹角，α1为汽车左前轮中心C点（7）的速度方向与汽车车身纵轴线（9）之间的夹角；所述α3由式（2）计算获得：所述α1的计算方法如下：a、由式（3）计算质心侧偏角β：式(3)中ν为汽车车身纵轴线（9）与正北方向的夹角；b、由式（4）计算汽车横摆角速度ωr：ωr=180(v2-v1)πa---(4)式(4)中v1为uA沿垂直于汽车车身纵轴线（9）方向的分速度，v2为uB沿垂直于汽车车身纵轴线（9）方向的分速度；c、由式（5）计算汽车左前轮中心C点（7）的速度方向与A、C两点连线的夹角γ1：γ1=arctan(vC′′vC′)---(5)式（5）中v′′C由式（6）计算获得：vC′′=uA·sin(γ-β)+ωr·πb180---(6)式（6）中b为A、C两点间距离；γ为汽车车身纵轴线（9）与A、C两点连线之间的夹角；式（5）中v′C由式（7）计算获得：v′C=uAcos(γ?β)?????（7）d、由式（8）计算α1：α1=γ?γ1?????（8）FDA00003193163600011.jpg,FDA00003193163600012.jpg,FDA00003193163600013.jpg,FDA00003193163600014.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张小龙，陈彬，王啟永，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：