汽车绕z轴转动惯量和轮胎侧偏刚度识别方法

摘要

本发明属于车辆参数测量技术领域，具体涉及一种汽车绕z轴转动惯量和轮胎侧偏刚度识别方法，包括以下步骤：1)按照汽车操纵稳定性试验方法‑‑转向盘转角脉冲试验进行操作，采集数据；所述数据包括转向盘转角、横摆角速度、侧向加速度和车速信号；2)利用步骤1)采集数据通过最小二乘法辨识车辆系统等价二自由度车辆模型的传递函数；3)通过非线性最小二乘法识别步骤2)所得传递函数中包括的车辆绕z轴横摆转动惯量和轮胎侧偏刚度。本方法避免了其他大型实验器材的使用，有效降低研究成本；并且本发明所用数据测量方便，最终方便建模，速度快，有助于快速开展研究工作，具有较好的实用性。

主权项

一种汽车绕z轴转动惯量和轮胎侧偏刚度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照汽车操纵稳定性试验方法‑‑转向盘转角脉冲试验进行操作，采集数据；所述数据包括转向盘转角、横摆角速度、侧向加速度和车速信号；2)利用步骤1)采集的数据通过最小二乘法辨识车辆系统等价二自由度车辆模型的传递函数；3)通过非线性最小二乘法识别步骤2)所得传递函数中包括的车辆绕z轴横摆转动惯量和轮胎侧偏刚度；所述步骤3)的具体方法为：由步骤2)所得传递函数与式(7)、(8)所得数据之差最小为原则，即为目标函数式(10)通过非线性最小二乘法进行拟合自变量I_z，K_f，K_r；其中：$\frac{r\left(s\right)}{{\delta }_f\left(s\right)}=\frac{2l_f{K}_f{\mathrm{mV}}^{2}s+4K_f{K}_{r}V(l_f+l_r)}{{\mathrm{mV}}^2{I}_z{s}^2+2V\left(\right({l_f}^2{K}_f+{l_r}^2{K}_r)m+(K_r+K_r)I_z)s+4{(l_f+l_r)}^2{K}_r{K}_f+2(l_r{K}_r-l_f{K}_f){\mathrm{mV}}^2}---\left(7\right)$$\frac{a_y\left(s\right)}{{\delta }_f\left(s\right)}=\frac{2K_f{I}_z{V}^2{s}^2+4K_f{K}_r{l}_r(l_r+l_f)Vs+4K_f{K}_r{V}^2(l_r+l_f)}{{\mathrm{mV}}^2{I}_z{s}^2+\left(2V\right(({l_f}^2{K}_f+{l_r}^2{K}_r)m+(K_f+K_r)I_z\left)\right)s+4{(l_f+l_r)}^2{K}_r{K}_f+2(l_r{K}_r-l_f{K}_f){\mathrm{mV}}^2}---\left(8\right)$其中，m为汽车质量，a_y为侧向加速度，V为汽车前进车速，r为横摆角速度，F_yf和F_yr分别为地面和轮胎左右于前后轴的侧向力，I_z为汽车绕z轴的转动惯量，l_f和l_r分别为汽车质心距离前后轴的距离，K_f和K_r分别为前后轴等效侧偏刚度，δ_f为前轮转角，所述式(7)、(8)为由二自由度车辆模型推导而得横摆角速度和侧向加速度对转向盘转角的传递函数；$J={\mathrm{min\Sigma }}_{i=1}^N{[y_i-\hat{y}\left({\omega }_i\right)]}^2={\mathrm{min\Sigma }}_{i=1}^N{[y_i-f(a,{\omega }_i)]}^2---\left(10\right)$其中，y_i为经过传递函数辨识求得的在频率点ω_i处的横摆角速度和侧向加速度的频响特性，为由二自由度车辆模型式(7)、(8)计算所得ω_i处的横摆角速度和侧向加速度的频响特性。