車輛主動(dòng)安全性能道路試驗(yàn)系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、論文研究針對(duì)裝備底盤(pán)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)車輛行駛安全性能檢測(cè)的整車道路試驗(yàn)系統(tǒng)及其性能評(píng)價(jià)辦法。在分析了國(guó)內(nèi)外有關(guān)汽車土動(dòng)安全性法規(guī)及典型底盤(pán)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(cè)最道路試驗(yàn)系統(tǒng)，并就測(cè)試方法、提高測(cè)量精度和性能評(píng)價(jià)辦法等展開(kāi)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(dòng)安全性研究的需要和國(guó)內(nèi)汽車道路試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀，提出了車輪力和車身位置姿態(tài)同步測(cè)量道路試驗(yàn)系統(tǒng)，研制了車身位

2、置姿態(tài)測(cè)量模塊，列出了各測(cè)量參數(shù)及其技術(shù)要求并對(duì)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(cè)量模塊硬什設(shè)訃選用了高集成、高速控制器，電源、信號(hào)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(duì)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(shí)器作為系統(tǒng)時(shí)基，較好地解決了卡內(nèi)各通道信號(hào)、卡問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)間同步問(wèn)題。試驗(yàn)室調(diào)試和實(shí)車試驗(yàn)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(wèn)解耦角度深入研究了車輪力傳感器維問(wèn)耦合現(xiàn)象。對(duì)在自制液壓標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)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(jī)和改進(jìn)正交最小二乘算法徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三種方法進(jìn)行解耦分析。結(jié)果表明：標(biāo)定主通道線性檢驗(yàn)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(jī)方法能夠較好地克服小樣本、非線性、高維數(shù)、局部極小點(diǎn)等實(shí)際問(wèn)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(duì)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(jìn)行修正，并對(duì)擴(kuò)展常數(shù)基于交叉驗(yàn)證法進(jìn)行篩選，能夠克服經(jīng)驗(yàn)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(cè)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(cè)量的基本理論和工程實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵問(wèn)題。詳絀推導(dǎo)了汽車道路試驗(yàn)表述下的捷聯(lián)慣性解算算法，基于慣性測(cè)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(chǎng)快速動(dòng)基座組合初始自對(duì)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(jì)算誤籌和模型不確定誤差對(duì)濾波效果的影響。仿真和實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果表明了該車輛位置姿態(tài)組合測(cè)量方法的可行性。 (4)為了進(jìn)一步完善測(cè)量模型和提高車輪力傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度，綜合考慮車輛主動(dòng)安全性試驗(yàn)特點(diǎn)和模型實(shí)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(jìn)

6、行了詳細(xì)推導(dǎo)。該模型10自由度包括：整車縱向、橫向線運(yùn)動(dòng)和橫擺角運(yùn)動(dòng)，簧上質(zhì)量的垂直線運(yùn)動(dòng)、側(cè)傾和縱傾角運(yùn)動(dòng)，以及四個(gè)車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并考慮了空氣阻力、輪胎滾動(dòng)阻力、主動(dòng)/半主動(dòng)懸架(簡(jiǎn)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(dòng)率等參數(shù)計(jì)算公式，是進(jìn)一步對(duì)車輛主動(dòng)安全性能評(píng)價(jià)分析的理論依據(jù)。探討了模型中車身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的實(shí)車路試測(cè)試方案。對(duì)比了基于車輪力和基

7、于整車功率平衡兩種測(cè)試輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)方法，試驗(yàn)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(duì)ABS車輛制動(dòng)穩(wěn)定性能、評(píng)價(jià)指標(biāo)、試驗(yàn)規(guī)程等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。分析了目前制動(dòng)法規(guī)客觀測(cè)量評(píng)價(jià)指標(biāo)側(cè)重于直線制動(dòng)效能的評(píng)價(jià)及其存在的不足，主要基于試驗(yàn)車實(shí)測(cè)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(dòng)力矩、垂直載荷和縱向力等)探討了ABS制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)效能評(píng)價(jià)的若干指標(biāo)，并分析了它們與傳統(tǒng)汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的

8、對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)提出了充分發(fā)出制動(dòng)力矩、充分發(fā)出縱向力的概念。另外，基于車輪運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)、方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)力角參數(shù)和車身位置姿態(tài)信息對(duì)現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了補(bǔ)充?；谲囕喠χ苯訙y(cè)量技術(shù)，探討了ABS車輛附著系數(shù)利用率的改進(jìn)測(cè)試方法。借鑒國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和ISO對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了ABS車輛對(duì)比實(shí)車試驗(yàn)方法和轉(zhuǎn)向制動(dòng)試驗(yàn)方法。(6)對(duì)論文提出的試驗(yàn)系統(tǒng)及算法進(jìn)行了初步實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證，主要包括直線制動(dòng)試驗(yàn)和位置姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)。在多組直線制動(dòng)試驗(yàn)中，選取了制動(dòng)初