模型车轮胎侧偏刚度的参数辨识方法

鉴于高速转弯等极限工况下,采用实车实验法研究车辆的稳定性存在极大的危险性,采用模型车代替实车进行车辆稳定性实验。研究车辆的动力学特性,须先获取轮胎参数,特别是轮胎的侧偏刚度。本文中首先基于2自由度车辆模型,推导了轮胎侧偏刚度的参数辨识模型,并采用低速圆周实验法测定了轮胎线性区域的侧偏刚度。然后,根据测得的轮胎侧偏刚度,一方面通过计算前轮转角并和利用Ackermann转向几何学得到的前轮转角进行对比,直接验证了参数辨识法测定轮胎侧偏刚度的准确性;另一方面通过计算轮胎魔术公式系数,间接验证了参数辨识法测定轮胎侧偏刚度的准确性。

轮胎胎体轮廓设计对侧偏刚度的影响研究

以某205/55R16型轿车子午线轮胎为研究对象,利用ABAQUS建立计及复杂花纹的轮胎稳态侧偏滚动3D有限元分析模型,并通过侧偏特性转鼓试验验证仿真模型的可靠性。为研究胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响,以胎体弦平衡轮廓理论为基础,提出带束层压力分担率简化为梯形的修正胎体弦平衡轮廓理论,编制轮廓计算程序。结合仿真模型,从接地特性和侧偏刚度的角度与现行设计轮胎作对比分析;进而设计出不同带束层压力分担率的胎体轮廓,仿真研究不同带束层压力分担率下胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响。结果表明,应用胎体弦平衡轮廓修正理论设计的轮胎接地面积略有增大,接地压力偏度值下降;接地特性的改善使轮胎的侧偏刚度得到提升,有利于轮胎的操纵性能;不同带束层压力分担率的胎体轮廓对轮胎的侧偏刚度具有一定的影响。

基于自适应FFRLS的汽车前后轴侧偏刚度估计

汽车前、后轴侧偏刚度与汽车的操纵特性紧密联系,是汽车动力学控制中的重要参数。受轮胎特性变化的影响,在汽车使用中线性侧偏刚度发生变化。针对传统估计方法不利于在量产汽车上应用的问题,在车载传感器配置的基础上,提出应用自适应遗忘因子递推最小二乘方法(Forgetting-factor recursive least square method,FFRLS)的前、后轴线性侧偏刚度估计方法。设计出在制动工况下对轮胎特性变化具有鲁棒特性的侧向速度观测方法,由此计算估计模型中的前、后轴侧偏角。提出并应用最大侧向力计算估计模型中的前、后轴侧向力。通过设定合适的估计触发条件实现基于工况的在线参数估计。基于veDYNA的仿真结果表明在轮胎侧偏刚度突变时自适应FFRLS方法相比普通FFRLS方法参数能够更快地收敛。最后在驾驶员在环混合仿真平台环境下,针对触发条件受限的工况通过实时仿真验证了估计算法的有效性。

轮胎静态及侧偏刚度有限元分析

考虑子午线轮胎的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性,采用Abaqus软件建立轮胎三维有限元分析模型,研究充气压力和负荷对轮胎静态刚度(径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度)和稳态侧偏刚度的影响,并给出了相应的负荷与变形之间的关系。结果表明,充气压力对轮胎的静态刚度有显著影响;负荷对径向刚度、扭转刚度和侧偏刚度影响显著。

基于轮胎侧偏刚度估计的路面附着条件辨识

准确、实时地获取路面附着信息是汽车主动安全控制系统正常工作的前提.路面及其粗糙度、干湿状态对侧偏刚度有很大影响.基于此,文中在车辆稳态转向下进行轮胎侧偏刚度估计,从而进行路面附着条件辨识.首先由二自由度车辆模型得到前后轴的侧向力及侧偏角,并考虑载荷转移得到各个轮胎的垂向力.通过前后轴之间的差值,消去较难得到的质心侧偏角,而后通过递推最小二乘法估计得到归一化的轮胎侧偏刚度,并比较不同路面附着条件下的估计结果.与之前的侧偏刚度估计方法不同,所提出的方法不需要测量或估计质心侧偏角,因此不需要昂贵的额外传感器,并且考虑了载荷转移对侧偏刚度估计的影响.文中最后通过仿真及电控模型车辆道路试验对所提出的算法进行了验证.仿真及试验结果表明:在考虑载荷转移的条件下,文中提出的辨识算法可以进行路面附着条件辨识.

采用双天线GPS/INS系统的汽车侧偏角和轮胎侧偏刚度估测法

介绍了测姿原理,分析了采用单天线GPS/INS组合测量方式的运动学卡尔曼滤波器在车辆侧倾和传感器发生漂移时存在的加速度偏差测量的延时问题,提出了直接测量车辆侧倾角和传感器漂移的双天线GPS/INS测量方法,并利用该测量方法对车辆和轮胎的侧偏角以及轮胎的侧偏刚度进行了估测。测试结果表明:采用双天线GPS方法测量的侧偏角和侧偏刚度估测值与理论值能够较好地吻合,说明由于双天线GPS/INS系统直接测量车辆的行驶情况,提高了侧偏的估测精度,显示该项技术在未来汽车安全系统的应用中具有突出的优势。

动载荷作用下客车轮胎侧偏刚度的估算

侧偏刚度是决定操纵稳定性的重要参数。从轮胎模型和运动分析、整车运动和受力分析两方面介绍了客车动力学模型。探讨了如何估算动载荷作用下客车的侧偏刚度,并以国产 SX6120A 型豪华大客车为例,仿真得到了轮胎的侧偏刚度。

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点。目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术。研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法。该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性。所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义。

基于系统辨识的轮胎侧偏刚度二元二阶参数模型求解

以系统辨识为出发点,建立了大型客车3自由度模型,构造了前、后轮胎侧偏刚度关于侧偏角和垂直载荷的二元二阶参数模型,推导出了侧偏力和横摆力矩的三元二阶模型。运用最小二乘回归分析方法对多输入、输出系统的参数进行了递推估计,并根据试验数据对实车的轮胎侧偏刚度模型进行了求解和验证。结果表明,所使用的理论和方法具有良好的可信性和实用性。

基于加速度变化率的轮胎等效侧偏刚度估计方法

等效侧偏刚度精确地反映了轮胎的侧偏特性,是汽车操纵稳定性研究中的重要参数。为此提出了基于加速度变化率的汽车轮胎等效侧偏刚度估计方法。采用三自由度汽车动力学模型,把前后轮侧向力的时间变化率表示为加速度变化率的函数。利用轮胎力学特性理论推导出瞬时等效侧偏刚度的估计公式,在汽车纵向加速度为稳态的条件下,利用轮胎侧向力的时间变化率和轮胎侧偏角的时间变化率来估算轮胎瞬时等效侧偏刚度。通过ADAMS软件的整车常半径转向虚拟试验对估计方法进行了验证。虚拟试验结果表明提出的方法具有较好的估计精度。

基于汽车侧偏刚度估计的直接横摆力矩控制

文章提出了一种新型的直接横摆力矩控制(Direct Yaw Control,简称DYC)方法,利用估计的汽车前、后轴线性侧偏刚度信息,在传统的基于反馈的DYC基础上增加了前馈控制环节,当汽车的轮胎力处于线性区域时,将分别由实际侧偏刚度与理想侧偏刚度建立的2个模型同时运行,通过对比产生合适的前馈输出;在veDYNA仿真环境中验证了提出的直接横摆力矩控制方法可以进一步提高汽车的行驶稳定性。

基于最小二乘法的汽车轮胎侧偏刚度及质心侧偏角设计与仿真

以递进式最小二乘法理论为基础,将汽车行驶过程中的轮胎侧偏刚度作为未知参数进行估算,完成汽车参数自动调节,防止汽车质心侧偏角的估算值误差过大,而出现不必要的操作.最终在Matlab/Simulink环境下建立控制模型,对车辆前后轮侧偏刚度及质心侧偏角控制算法进行仿真验证.对比后发现,车辆质心侧偏角的估算效果非常接近真实结果,可以满足汽车稳定性控制系统的估算,可有效提高汽车主动安全性.

计及车轮侧偏刚度的汽车转向梯形优化

汽车转向时,内外转向轮的转角比例关系是由梯形机构来保证。转向梯形机构影响汽车的一系列使用性能:行驶安全性、稳定性和轮胎磨损等。为使汽车在转向过程中转向轮处于纯滚动或有极小滑移状态,从而提高轮胎使用寿命,各轮的轴线应相交于一点,即瞬时转向中心。这就要求梯形机构应使内外轮转角与理论内外轮转角之差尽量小,特别在小转角范围内。用传统作图法设计转向梯形有较大的盲目性和局限性,该法由于主、客观原因都会引起很大的误差,而且工作量很大,只能从有限次试凑中进行选择,难以得到最佳的设计方案。由于计算机和新的计算方法的引入,使设计人员从烦重的工作中解放出来,提高了设计质量,加快了设计进度。目前,国内有人是在假定轮胎是刚性无侧偏的情况下对转向梯形进行优化设计。事实上。

含时变轮胎侧偏刚度的车辆质心侧偏角鲁棒估计

车辆质心侧偏角是车辆主动安全控制的重要参考信息,难以直接测量。提出一种含时变轮胎侧偏刚度的车辆质心侧偏角鲁棒估计方法。利用一种车载传感器量测信号可靠性判别方法,滤除横摆率和侧向加速度中的不可靠量测值。设计一种基于侧向加速度信息的轮胎侧偏刚度计算方法,以解决非线性区域的时变轮胎侧偏刚度表征问题。利用容积卡尔曼滤波算法进行迭代,以获得鲁棒的车辆质心侧偏角。数值验证结果表明,所提出的车辆质心侧偏角估计方法在精度和鲁棒性方面具有较为明显的优势。

考虑车辆侧偏刚度变化的MPC稳定性控制方法

针对侧向行驶车辆易发生转向失稳,构建了一种考虑轮胎侧偏刚度变化的车辆稳定性控制方法,以避免轮胎侧向力饱和,提高行车安全性.采用前、后轴轮胎侧偏角分段拟合方法建立轮胎侧偏刚度拟合模型,将拟合过的侧偏刚度引入到车辆动力学模型中,准确描述车辆当前的动态性能.为了避免轮胎侧向力饱和引起的转向失稳,本文提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)算法的前后轴约束的轮胎侧偏角的车辆稳定性控制方法,以优化车辆的转向性能.仿真结果表明,车辆稳定性控制方法能够将前后轴的轮胎侧偏角抑制在一定范围内,根据侧偏刚度的变化,避免车辆侧滑现象的发生,提高了车辆的稳定性.

轮胎侧偏刚度对整车操稳性能的影响

文章主要研究轮胎侧偏刚度特性对整车操纵稳定性的影响。通过在仿真模型中改变轮胎侧偏刚度的值,研究后轴等效侧偏角、整车不足转向、整车横摆响应频率、整车稳定性、整车响应、转向回正的等操纵稳定性指标的变化趋势及变化量大小,进而指导整车操纵稳定性设计。

7.50R20 14PR PW02型轮胎侧偏刚度的试验与拟合

为给使用某公司产7.50R20 14PR PW02型轮胎车辆的操纵稳定性研究提供准确的轮胎侧偏力计算公式,对该轮胎进行了相关试验与数值拟合。首先,在标准胎压下就5种不同载荷,测量了侧偏角范围-8°～8°内对应的侧偏力。然后使用MagicFormula模型及Unitire模型分别对该轮胎侧偏刚度进行了数值拟合,并就使用Unitire模型在数值拟合的过程中Ey(侧向力曲率因子)及μy(侧向摩擦系数)的部分拟合值超出取值定义域的现象给出了相关修正方法。最后对上述拟合结果与试验数据进行了对比分析,结果显示:使用Magic Formula模型得到的侧偏力计算公式的计算精度较高,其最大残差仅为0.68%,说明7.50R20 14PR PW02型轮胎对Magic Formula轮胎模型较适应。

轮胎侧偏刚度测量系统的设计

针对现有轮胎侧偏刚度是在车辆静止状况下估算得出的问题,设计出一种实时在线估算轮胎侧偏刚度的系统。此系统充分考虑车辆的速度、质心侧偏以及车辆横摆对轮胎侧偏刚度的影响,以线性二自由度车辆模型为基础,建立求解前后轮侧偏刚度的关系式,通过车载传感器采集车辆运动参数,进而计算出轮胎的侧偏刚度。

轮胎侧偏刚度有限元仿真研究

以某半钢子午线轮胎为研究对象,建立基于有限元软件ABAQUS的复杂花纹轮胎侧偏特性分析有限元模型。基于隐式有限元方法实现轮辋安装、轮胎充气和垂向载荷加载,基于显式有限元方法分析各侧偏角轮胎侧向力的时间历程,获得该轮胎的侧偏刚度。侧偏刚度仿真结果与对应的实验结果一致,确认了仿真分析方法的有效性。在此基础上,就带束层结构、冠带层结构和三角胶硬度等参数对轮胎侧偏刚度的影响进行了仿真研究,并对仿真结果进行了实验验证。

轮胎侧偏刚度在线估算方法

对轮胎侧偏刚度进行估算能满足研发汽车稳定性控制系统的需要,文章探讨了3种在线估算轮胎侧偏刚度的方法,并进行了比较分析。结果表明,直接法和GPS/INS综合测量法原理清晰且求解高效,但这2种方法仅仅适用于轮胎线性范围内;加速度变化率法适应性好,但需要冲动传感器或通过信号高性能滤波,故成本较高。