車輛主動安全性能道路試驗系統(tǒng)及評價方法研究.pdf

1、論文研究針對裝備底盤主動運動控制系統(tǒng)車輛行駛安全性能檢測的整車道路試驗系統(tǒng)及其性能評價辦法。在分析了國內(nèi)外有關(guān)汽車土動安全性法規(guī)及典型底盤主動運動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了車輪力和車身位置姿態(tài)同步測最道路試驗系統(tǒng)，并就測試方法、提高測量精度和性能評價辦法等展開了系統(tǒng)深入的研究。論文主要研究工作概括如下： (1)基于車輛主動安全性研究的需要和國內(nèi)汽車道路試驗技術(shù)現(xiàn)狀，提出了車輪力和車身位置姿態(tài)同步測量道路試驗系統(tǒng)，研制了車身位

2、置姿態(tài)測量模塊，列出了各測量參數(shù)及其技術(shù)要求并對傳感器選型。系統(tǒng)采用基于CAN總線的分布式數(shù)據(jù)采集利集中數(shù)據(jù)后處理的系統(tǒng)架構(gòu)。位置姿態(tài)測量模塊硬什設(shè)訃選用了高集成、高速控制器，電源、信號和數(shù)傳通道都采取了隔離措施；軟什設(shè)訃采用了模塊化結(jié)構(gòu)，對所有片上外設(shè)采用中斷管理的方式。模塊基于控制器自帶32位定時器作為系統(tǒng)時基，較好地解決了卡內(nèi)各通道信號、卡問數(shù)據(jù)時間同步問題。試驗室調(diào)試和實車試驗證明了該模塊工作的可靠性。 (2)在課題組車

3、輪力傳感器已有研究成果的基礎(chǔ)上，從傳感器標(biāo)定方法和靜態(tài)維問解耦角度深入研究了車輪力傳感器維問耦合現(xiàn)象。對在自制液壓標(biāo)定試驗臺上標(biāo)定的三分力數(shù)據(jù)分別采用多元線型回歸、最小二乘支持向量回歸機和改進正交最小二乘算法徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三種方法進行解耦分析。結(jié)果表明：標(biāo)定主通道線性檢驗顯著；白研輪力傳感器靜態(tài)耦合率與幽外產(chǎn)品精度相當(dāng)；最小二乘支持向最回歸機方法能夠較好地克服小樣本、非線性、高維數(shù)、局部極小點等實際問題且在同歸精度、泛化能力和算法穩(wěn)定性

4、方面均具有良好的性能；對標(biāo)準(zhǔn)正交最小二乘徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法停止學(xué)習(xí)條件進行修正，并對擴展常數(shù)基于交叉驗證法進行篩選，能夠克服經(jīng)驗確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的不足，參數(shù)確定符合泛化基本理論，方法可行。 (3)深入研究了中低精度捷聯(lián)慣性測最系統(tǒng)和高精度載波相位模式籌分GPS位置/速度/航向角間接反饋松散組合方式下車輛位置姿態(tài)測量的基本理論和工程實現(xiàn)關(guān)鍵問題。詳絀推導(dǎo)了汽車道路試驗表述下的捷聯(lián)慣性解算算法，基于慣性測量單元線性誤差模型建立了21階誤

5、差校正Kalman線性濾波器，并從該濾波器出發(fā)研究了現(xiàn)場快速動基座組合初始自對準(zhǔn)辦案。在kalman濾波器算法中，綜合了平方根算法和自適應(yīng)Sage-Husa算法，較好地克服了計算誤籌和模型不確定誤差對濾波效果的影響。仿真和實車試驗結(jié)果表明了該車輛位置姿態(tài)組合測量方法的可行性。 (4)為了進一步完善測量模型和提高車輪力傳感器的動態(tài)測量精度，綜合考慮車輛主動安全性試驗特點和模型實用性，建立了10自由度的整車模型，并基于牛頓力學(xué)原理進

6、行了詳細推導(dǎo)。該模型10自由度包括：整車縱向、橫向線運動和橫擺角運動，簧上質(zhì)量的垂直線運動、側(cè)傾和縱傾角運動，以及四個車輪的旋轉(zhuǎn)運動，并考慮了空氣阻力、輪胎滾動阻力、主動/半主動懸架(簡化成等效彈簧和等效阻尼兩部分)等因素。另外，基于該模型和車身位置姿態(tài)信息推導(dǎo)了聯(lián)合工況下車身質(zhì)心和車輪側(cè)偏角、車輪滑動率等參數(shù)計算公式，是進一步對車輛主動安全性能評價分析的理論依據(jù)。探討了模型中車身轉(zhuǎn)動慣量和慣性積的實車路試測試方案。對比了基于車輪力和基

7、于整車功率平衡兩種測試輪胎滾動阻力系數(shù)方法，試驗結(jié)果表明在滑行工況下兩種方法表現(xiàn)出良好的一致性。 (5)對ABS車輛制動穩(wěn)定性能、評價指標(biāo)、試驗規(guī)程等進行了系統(tǒng)深入的研究。分析了目前制動法規(guī)客觀測量評價指標(biāo)側(cè)重于直線制動效能的評價及其存在的不足，主要基于試驗車實測車輪力信息(如分別基于輪胎側(cè)偏力和縱向力比值、橫擺力矩、制動力矩、垂直載荷和縱向力等)探討了ABS制動穩(wěn)定性和制動效能評價的若干指標(biāo)，并分析了它們與傳統(tǒng)汽車運動學(xué)參數(shù)的

8、對應(yīng)關(guān)系，同時提出了充分發(fā)出制動力矩、充分發(fā)出縱向力的概念。另外，基于車輪運動學(xué)參數(shù)、方向盤轉(zhuǎn)動力角參數(shù)和車身位置姿態(tài)信息對現(xiàn)有評價指標(biāo)進行了補充?；谲囕喠χ苯訙y量技術(shù)，探討了ABS車輛附著系數(shù)利用率的改進測試方法。借鑒國內(nèi)外文獻和ISO對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了ABS車輛對比實車試驗方法和轉(zhuǎn)向制動試驗方法。(6)對論文提出的試驗系統(tǒng)及算法進行了初步實車試驗驗證，主要包括直線制動試驗和位置姿態(tài)測量系統(tǒng)驗證試驗。在多組直線制動試驗中，選取了制動初