基于神經網絡的間接輸出型車輪六維力傳感器研究.pdf

1、汽車運動是輪胎與地面作用的結果，測量汽車行駛過程中車輪上各維載荷的變化，能夠準確反映整車運動的性能指標，對汽車整車和各分系統(tǒng)研究有重要意義。車輪力測量的核心技術是多維輪力傳感器(Wheel Force Transducer，簡稱WFT)技術，研究WFT的測量精度問題具有重要的理論研究意義和工程應用價值。
　　 本文以提高WFT的測量精度為目的，對WFT的靜態(tài)解耦進行了研究，完成的工作如下:
　　 (1)對汽車車輪進行了受

2、力分析，對車輪六維力傳感器的設計結構與測量原理進行了闡述。確定了以八梁輪輻式結構作為傳感器彈性體的結構，在此基礎上設計了彈性體應變片的布片方案，根據傳感器彈性梁的對稱性特點，彈性應變片兩兩對稱的原則，設計了六組測量電橋，來測量六維力傳感器的六維通道輸出載荷，得到了傳感器結構的近似解耦輸出信號的應變關系模型。
　　 (2)介紹了六維力傳感器的液壓標定實驗系統(tǒng)及標定實驗的原理、方法和步驟。分析了WFT的靜態(tài)標定實驗:對標定實驗數(shù)據采

3、用平均化處理的方法剔除粗大誤差，對六維力傳感器的靜態(tài)指標參數(shù)進行了分析，推導出六維力傳感器的耦合關系矩陣。
　　 (3)對WTF進行了靜態(tài)線性解耦研究。假設WFT為線性系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進行顯著性檢驗。分析了WFT的靜態(tài)線性解耦原理，針對標定WFT時不能真正意義上施加單維力的情況，提出了迭代法來逐步逼近傳感器的單維力標定環(huán)境，對標定數(shù)據進行最小二乘擬合，得到六維力傳感器的耦合系數(shù)矩陣，從而實現(xiàn)WFT的靜態(tài)線性解耦。引入了靜態(tài)耦合率的

4、概念，進行了WFT耦合度分析。系統(tǒng)的耦合率數(shù)值盡管只有少部分偏大，也呈隨機分布的特點，但可發(fā)現(xiàn)各維力矩對各維力的耦合影響是比較強的。這說明靜態(tài)線性解耦模型并不能完全反映實際工程應用中的各項特性。
　　 (4)為了克服WFT靜態(tài)線性解耦的局限性，進行了靜態(tài)非線性解耦研究。構建了基于BP網絡的WFT解耦模型，由于BP網絡存在收斂速度慢和容易陷入局部極小值的問題，因此提出了基于遺傳算法GA與BP網絡結合的方法，即GA-BP網絡的WFT