基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法
2023-05-25 03:42:16
專利名稱：基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法
技術領域：
本發明涉及汽車參數識別領域，特別是涉及一種基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法。
背景技術：
對於汽車的動力學特性研究需要建立一個準確的汽車模型，因此確定汽車的物理參數對於其動力學特性的研究起到至關重要的作用。對於汽車模態參數識別可以由頻域方法或時域方法得到。在頻域方法中需要用到四通道懸架試驗臺對汽車進行激勵，而四通道懸架試驗臺的設備比較昂貴，一般企業和研究所沒有四通道懸架試驗臺。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，能夠估算得到精確的物理參數，試驗方法簡單，對設備要求低。為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是提供一種基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，包括以下步驟
1)在車輛上設置至少6個測點，第一測點和第二測點分別設於距離車身質心兩側最大距離處，第三測點設於車身的縱向中心線與車身的前軸的交點處，所述第四測點設於車身的縱向中心線的尾部，所述第五測點設於車身質心處，第六測點設於車身上無任何測點的任一位置；
2)通過多次跌落試驗獲得各測點的加速度信號，包括四個輪胎跌落試驗、前或後輪胎跌落試驗及左或右輪胎跌落試驗，上述跌落試驗均通過一支撐物將輪胎支起，然後將車輛從支撐物上推下，各種加速度信號是在車輛被推下後從各測點獲得；
3)通過狀態變量的時域識別方法以及獲得的加速度信號，識別車輛的模態參數，包括車身的垂向振動頻率、俯仰振動頻率、側傾振動頻率、以輪胎振動為主的垂向振動、俯仰振動、側傾振動、扭轉振動的頻率以及上述七個模態頻率所對應的阻尼比；
4)識別物理參數,物理參數包括質量參數、剛度參數、阻尼參數以及尺寸參數，所述尺寸參數通過測量獲得，所述質量參數、剛度參數以及阻尼參數通過多個半車模型進行識別；
5)對通過上述步驟獲得的質量參數、剛度參數以及阻尼參數進行校正，至少通過3次實驗校正，分別在車身質心位置處增加重物、在質心左右對稱的位置增加重量的重物以及質心前後對稱的位置增加相同重量的重物，然後分別通過跌落試驗和步驟2)和3)的模態參數識別方法獲得一組試驗測試的模態參數，並比較兩組模態參數的誤差；
6)上一步驟比較所得的誤差大於標準，則從步驟4)開始重新識別物理參數，誤差小於等於標準，則完成參數識別。在本發明一個較佳實施例中，步驟2 )中四個輪胎跌落試驗是將前後四個輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，第五測點能夠獲得車身質心處振動的自由衰減信號，或是將第一測點的加速度響應加上第二測點的加速度響應再除以二得到車身質心處振動的自由衰減信號。在本發明一個較佳實施例中，步驟2)中前輪胎或後輪胎跌落試驗是將車輛的兩個前輪或兩個後輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器獲得振動的自由衰減信號，將第三測點的加速度響應減去第五測點的加速度響應後再除以第三測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號，或將第五測點的加速度響應減去第四測點的加速度響應後再除以第四測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號。在本發明一個較佳實施例中，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗是將車輛的左側的輪胎或右側的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，第一測點的加速度信號減去第二測點的加速度信號後再除以第一測點到第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號，第一測點或第五測點的加速度信號減去第五測點或第二測點的加速度信號後，再除以第一測點或第五測點到第五測點或第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號。在本發明一個較佳實施例中，所述基於狀態變量模態參數時域識別方法是利用信號通道從系統的採集自由衰減數據信號，並構建整個系統的傳遞矩陣，通過對傳遞矩陣求解特徵值，得到系統的固有頻率、振型和阻尼比。在本發明一個較佳實施例中，所述質量參數中包括車身的簧上質量、車身的側傾轉動慣量Jxx、車身的俯仰轉動慣量Jy、前輪的質量以及後輪的質量i^，剛度參數包括前懸架的垂向剛度後懸架的垂向剛度前輪胎的垂向剛度以及後輪胎的垂向剛度阻尼參數包括前懸架的阻尼係數後懸架的阻尼係數尺寸參數包括前軸到質心處的距離a、後軸到質心處的距 離b、前懸架的彈簧到質心所在的縱向對稱面的距離後懸架的彈簧到質心所在的縱向對稱面的距離tr，質量參數為M，剛度參數為K，阻尼參數為C0在本發明一個較佳實施例中，步驟4 )中採用2個半車模型進行從模態參數中識別物理參數，分別是前後半車模型和左右半車模型，在前後半車模型中，車輛的動力學模型用以下方程描述
權利要求
1.一種基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)在車輛上設置至少6個測點，第一測點和第二測點分別設於距離車身質心兩側最大距離處，第三測點設於車身的縱向中心線與車身的前軸的交點處，所述第四測點設於車身的縱向中心線的尾部，所述第五測點設於車身質心處，第六測點設於車身上無任何測點的任一位置； 2)通過多次跌落試驗獲得各測點的加速度信號，包括四個輪胎跌落試驗、前或後輪胎跌落試驗及左或右輪胎跌落試驗，上述跌落試驗均通過一支撐物將輪胎支起，然後將車輛從支撐物上推下，各種加速度信號是在車輛被推下後從各測點獲得； 3)通過狀態變量的時域識別方法以及獲得的加速度信號，識別車輛的模態參數，包括車身的垂向振動頻率、俯仰振動頻率、側傾振動頻率、以輪胎振動為主的垂向振動、俯仰振動、側傾振動、扭轉振動的頻率以及上述七個模態頻率所對應的阻尼比； 4)識別物理參數,物理參數包括質量參數、剛度參數、阻尼參數以及尺寸參數，所述尺寸參數通過測量獲得，所述質量參數、剛度參數以及阻尼參數通過多個半車模型進行識別； 5)對通過上述步驟獲得的質量參數、剛度參數以及阻尼參數進行校正，至少通過3次實驗校正，分別在車身質心位置處增加重物、在質心左右對稱的位置增加重量的重物以及質心前後對稱的位置增加相同重量的重物，然後分別通過跌落試驗和步驟2)和3)的模態參數識別方法獲得一組試驗測試的模態參數，並比較兩組模態參數的誤差； 6)上一步驟比較所得的誤差大於標準，則從步驟4)開始重新識別物理參數，誤差小於等於標準，則完成參數識別。
2.根據權利要求1所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，步驟2)中四個輪胎跌落試驗是將前後四個輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，第五測點獲得車身質心處振動的自由衰減信號，或是將第一測點的加速度響應加上第二測點的加速度響應再除以二得到車身質心處振動的自由衰減信號。
3.根據權利要求1所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，步驟2)中前輪胎或後輪胎跌落試驗是將車輛的兩個前輪或兩個後輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，將第三測點的加速度響應減去第五測點的加速度響應後再除以第三測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號，或將第五測點的加速度響應減去第四測點的加速度響應後再除以第四測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號。
4.根據權利要求1所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗是將車輛的左側的輪胎或右側的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，第一測點的加速度信號減去第二測點的加速度信號後再除以第一測點到第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號，第一測點或第五測點的加速度信號減去第五測點或第二測點的加速度信號後，再除以第一測點或第五測 點到第五測點或第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號。
5.根據權利要求1所述的基於跌落實驗單自由度車輛模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，所述基於狀態變量模態參數時域識別方法是利用信號通道從系統的採集自由衰減數據信號，並構建整個系統的傳遞矩陣，通過對傳遞矩陣求解特徵值，得到系統的固有頻率、振型和阻尼比。
6.根據權利要求1所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，所述質量參數中包括車身的簧上質量、車身的側傾轉動慣量、車身的俯仰轉動慣量/ 、前輪的質量以及後輪的質量I，剛度參數包括前懸架的垂向剛度後懸架的垂向剛度前輪胎的垂向剛度以及後輪胎的垂向剛度尤,，阻尼參數包括前懸架的阻尼係數後懸架的阻尼係數尺寸參數包括前軸到質心處的距離a、後軸到質心處的距離b、前懸架的彈簧到質心所在的縱向對稱面的距離tf,後懸架的彈簧到質心所在的縱向對稱面的距離tr，質量參數為M，剛度參數為K，阻尼參數為C。
7.根據權利要求6所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，步驟4)中採用2個半車模型從得到的模態參數中分別識別物理參數，分別是通過前後半車模型和左右半車模型，在前後半車模型中，車輛的動力學模型用以下方程描述
8.利用復模態方法計算得到的狀態矩陣A為
9.根據權利要求6所述的基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，其特徵在於，在左右半車模型中，車輛的動力學模型用以下方程描述 ，
全文摘要
本發明公開了一種基於跌落實驗雙-4自由度半車模型的車輛參數識別方法，包括以下步驟在車輛上設置至少6個測點；通過多次跌落試驗獲得各測點的加速度信號；通過狀態變量的時域識別方法以及獲得的加速度信號，識別車輛的模態參數；識別物理參數，物理參數包括質量參數、剛度參數、阻尼參數以及尺寸參數；對通過上述參數進行校正；校正誤差大於標準，則從步驟4)開始重新識別物理參數，誤差小於等於標準，則完成參數識別。通過上述方式，本發明試驗方法簡單，對試驗設備無特殊要求，估算得到精確的物理參數，通過估算的物理參數做的仿真響應與測試得到的響應吻合好。
文檔編號G01M7/08GK103076148SQ20131000069
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月4日 優先權日2013年1月4日
發明者王立夫, 張農 申請人:常州萬安汽車部件科技有限公司