Magic Formula轮胎模型参数辨识的一种混合优化方法

Magic Formula(MF)轮胎模型能够准确描述轮胎的侧偏特性,广泛应用于车辆动力学的研究。由于MF轮胎模型参数多,且高度非线性,从大量的试验数据中准确辨识这些参数相当困难。提出一种基于遗传算法和数值优化算法的混合优化方法,采用由粗到精的辨识过程,先利用遗传算法得出近似最优解,再利用数值优化算法辨识出精确的参数。利用辨识出的参数计算轮胎的侧偏特性,计算结果与试验数据吻合良好,表明该方法是辨识MF轮胎模型参数的有效手段。

基于新自适应差分进化算法的Magic Formula轮胎模型参数辨识方法

针对传统差分进化法固定的控制参数设置与进化策略难以适应复杂多变的问题的状况,提出一种新的自适应差分进化方法,并将其应用于魔术公式(Magic formula,MF)轮胎模型的参数辨识中以解决其参数辨识难的问题。该方法结合基于成功进化个体的控制参数选择策略以及基于双审判矢量的进化策略,实现控制参数的有效自适应。通过对纯侧偏工况下轮胎数据的侧向力和回正力矩参数辨识,证明该方法比另外两种先进的自适应差分进化算法IOA和SspDE具备更好的全局优化与快速收敛能力,也比传统的数值优化Levenberg-Marquardt方法识别精度更高,是辨识MF轮胎模型参数的一种有效手段。

基于Magic Formula轮胎模型的动力学试验与建模技术研究

轮胎特性是研究汽车动力学的基础,特别是轮胎的侧偏特性对汽车的操纵稳定性有着非常重要的影响.而实际应用过程中,由于缺乏轮胎动态力学特性试验及建模技术的研究,轮胎模型参数往往难以获得.本文应用Magic Formula轮胎模型建模方法,从轮胎动态力学特性试验、轮胎模型参数辨识和模型的精度验证等方面开展了深入研究,最终建立了Magic Formula轮胎模型.并通过相关的仿真与试验研究,验证了该模型的精度及其在极限工况下的仿真能力.

用于轮胎振动分析的壳模型优化研究

虽然现有壳模型在0~500 Hz频带内精度高,适合用于轮胎结构振动分析,但由于模型中耦合了胎侧二维壳模型,导致胎冠振动模态难以分离,且模型自由度和所需输入参数增加。本文对该壳模型进行改进:在保持胎冠壳模型不变的基础上,应用轮胎环模型和板模型中对胎侧的近似方法,采用弹性基底代替胎侧二维壳模型,简化了原模型的边界条件并缩减了输入参数个数;针对改进后的壳模型建立了求解方法,实现了胎冠模态频率和振型的求解。并通过与实验数据的对比,验证了改进后的壳模型及其求解方法的正确性。

基于粒子群算法的农用轮胎柔性环模型参数辨识方法

轮胎柔性环模型能准确表达轮胎变形,但模型的刚度参数无法直接测定,因此模型刚度参数的辨识成为建模过程中的关键。本文基于轮胎柔性环模型运动学方程,分析农用轮胎固有频率与刚度参数之间的关系,提出基于粒子群算法的柔性环模型刚度参数辨识方法。通过轮胎模态试验获取轮胎固有频率,采用粒子群算法对柔性环模型刚度参数进行辨识。将固有频率的试验值与预测值的平均误差作为评价指标,对比粒子群算法与传统算法及遗传算法辨识结果,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,平均绝对误差为1.67 Hz,平均相对误差为1.66%,相较于遗传算法,平均相对误差降低16.16%,运算时间减少93.19%。通过接地印痕试验获取农用轮胎接地角度,结合辨识所得刚度参数,估算轮胎所受到的垂向力,对比垂向力的试验值与预测值,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,垂向载荷估算平均相对误差为1.97%,相对于遗传算法,平均相对误差降低12.05%。

多种动力学模型应用于废旧轮胎的热解机理研究

通过热重(TG)分析法研究4种升温速率(10,20,30,40℃·min^(-1))下废旧轮胎的热解机理,并通过无模型法(FWO法、KAS法、Starink法、Friedman法和Kissinger法)和模型拟合法(C-R法)计算废旧轮胎的动力学参数。结果表明:Kissinger法仅获得单一的动力学参数,而FWO法、KAS法、Starink法和Friedman法获得的动力学参数是范围值,Kissinger法的计算精确度最小;采用等转化率法计算动力学参数时,FWO法计算的指前因子明显大于KAS法和Starink法;采用C-R法确定最概然机理函数时,随着升温速率的增大,活化能增大,相关因数无明显变化规律,废旧轮胎热解过程中遵循的机理函数模型为扩散模型D3。TG分析和动力学模型建立的整合可为废旧轮胎的热解处理提供理论支持。

轮胎等效模型与快速计算研究

复杂的轮胎结构和橡胶等超弹材料是影响轮胎有限元模型精度和计算速度的重要因素。为实现模型的快速计算,通过探索线性材料构建轮胎有限元模型,对模型进行等效处理。构建了轮胎有限元精细模型,并通过台架试验对精细模型的有效性进行验证。对轮胎精细模型提出3种简化方式,分别为实体单元建模、实体单元和壳单元混合建模、实体单元和梁单元混合建模,并采用线性材料计算3种等效模型的充气侧向变形量、充气径向变形量以及径向加载下沉量,最终得到其最优等效模型。通过对等效模型接地印记和接地压力以及各阶模态与精细模型对比,验证了等效模型的准确性和计算效率,为整车有限元仿真提供一种轮胎建模方法。

废弃轮胎-砂地基抗震性能和恢复力模型研究

为研究废弃轮胎-砂构造地基的抗震性能,进行了6组轮胎-砂构造地基的拟静力试验,分析轮胎-砂单元体的堆砌方式、初始竖向荷载和碳纤维网片对构造地基的滞回性能的影响。在拟静力试验基础上用试验拟合法建立废弃轮胎-砂构造地基的恢复力模型。研究结果表明:废弃轮胎-砂构造地基的滞回曲线饱满,总体呈梭形,具有较好的耗能能力;轮胎-砂单元体错缝堆砌、增大随初始竖向荷载和增设碳纤维网片都有利于轮胎-砂构造地基参与耗能;轮胎-砂构造地基恢复力模型的滞回曲线计算结果和试验结果吻合程度较好,可以反映出试件的受力过程和主要受力特征。

基于自注意力机制与双重领域自适应的轮胎瑕疵检测方法及模型

由浙江大学申请的专利(公布号CN114387207B,公布日期2024-07-12)“基于自注意力机制与双重领域自适应的轮胎瑕疵检测方法及模型”,提供了1种基于自注意力机制与双重领域自适应的轮胎瑕疵检测方法及模型。轮胎瑕疵检测方法模型训练阶段将轮胎X光图像裁剪后。

基于SWIFT轮胎模型的防抱死制动系统控制算法仿真

在汽车防抱死制动系统(ABS)开发过程中,需要通过大量的实车试验完成参数标定以保证产品性能和鲁棒性。对于缩短开发周期而言,在设计阶段基于模型实现ABS控制算法的标定和迭代优化具有重要价值。本文建立了包含平面内SWIFT轮胎模型在内的四分之一车辆模型,建立了防抱死制动系统模型并设计了基于规则的逻辑门限ABS控制算法,并基于该平台验证了ABS控制算法的合理性。

车辆轮胎模型“Magic Formula”的范式作用探讨

范式是一种具有示范意义的特殊的科学成果。本文从范式作用的角度探讨了目前在轮胎力学领域具有重要影响的轮胎模型‘Magic Formula’,并通过它从一个普通的数学公式逐渐成为轮胎力学领域的‘牛顿公式’的过程,说明了范式形成的主观因素,试图为科研成果的深入和推广提供一条思路。

基于Simulink轮胎跳动对重型车转向特性影响分析

转向过程轮胎受地面载荷影响呈现跳动,而其对车辆稳定转向产生重要影响。车辆与地面间的接触是通过轮胎得以实现,轮胎受力直接影响到车辆转向稳定性。选用重型车辆轮胎外倾时的受力进行分析,基于此,对空载和满载工况下,高低速转向时的转角偏差进行分析;并对空载和满载工况下,转向时,车轮的摆动误差及滑移量进行分析,获取不同工况下各参数最优的数学模型;根据数学模型分析,基于Simulink搭建包含承载特性的转向系统模型,以此分析不同转速条件下轮胎的受力和轮胎跳动对转向的影响;应用实际车辆,选取双移线转向工况,对比分析运行轨迹和转角关系的差异,以此验证数学模型和仿真分析的可靠性。结果可知:在转向过程中,各轮胎的侧向力变化趋势基本一致;随着车速的增加,在转向过程中各轮胎所受的侧向力也呈现增加的趋势;随着速度的增加,前轴内侧轮胎受力先减小后增加;满载时,车轮跳动对车轮摆动误差的影响随着车轮转角增大而增大,而空载时,则影响更大,变化趋势也更复杂;实车测试与仿真轨迹基本保持一致,且外侧轮转向角曲线基本无较大变化,保持一致特性,误差小于3%,表明数学模型和仿真分析的准确性,为此类设计提供参考。

基于几何特征的三维参数化轮胎花纹模型检索

三维轮胎花纹模型检索是计算机辅助花纹设计的关键。提出了一种基于非精确邻接图匹配和Cluster Tree的检索方法,利用三维花纹设计参数和几何特征提高检索效率。将B-rep格式的轮胎花纹模型转化为属性邻接图,通过计算边相容度,对两个属性邻接图进行非精确匹配,计算其图相似度;通过设计参数对花纹数据库进行空间划分和递归聚类,构建以Cluster Tree为子树的索引结构,借助几何特征提升拓扑结构相近的花纹模型的区分度。将方法应用于自主开发的三维花纹设计软件平台,结果显示,检索精度和检索效率均较现有通用CAD检索模型高。

典型轮胎可回收性评估及生态设计

汽车工业快速发展以及广泛的消费利用引起了废旧轮胎的激增,废旧轮胎具有显著的资源环境属性而备受关注,如何提高轮胎的可回收性、改善其生态设计是解决废旧轮胎问题的关键.本研究采用统计熵与等级确定规则的模型,根据轮胎初始态与回收最终态的差异程度以及主流的处理处置技术,首次建立了轮胎可回收性评估模型,收集典型轮胎的理化组成,评估了现有轮胎的可回收性.结果发现,相比其他产品,轮胎因其显著的能源化比例,而可回收性较高,从高到低排序大体为卡车轮胎、轿车轮胎、货车轮胎、公共汽车轮胎、越野车轮胎,5种汽车应用类型轮胎的可回收性为82~93%bit-1.相关研究结果为轮胎的资源化、能源化工艺的设计提供了指导,建立的方法对于轮胎生态设计及行业的节能减排提供了参考.

自动驾驶汽车的无偏移非线性模型预测控制研究

为解决自动驾驶汽车运动控制中基于横向-纵向耦合结构的无偏移非线性模型预测控制(OF-NMPC)的稳态误差问题,使用无迹卡尔曼滤波器观察控制器状态和扰动,并纳入模型预测和参考值计算以消除稳态误差。仿真和实车试验结果表明,所提出的OF-NMPC算法可有效消除稳态误差,提高系统的动态性能。

基于UG的轮胎三维模型设计方法

以23.5R25全钢工程子午线轮胎为例,介绍一种基于UG软件的轮胎三维模型设计方法。UG软件具有比较强大的曲面造型和实体造型功能,通过一些常用的特征命令可以生成轮胎的实体三维模型,满足轮胎设计要求。

基于Magic Formular轮胎模型的整车稳定性仿真研究

在分析整车结构及动力学特性基础上,构建十四自由度整车非线性动力学模型。采用Magic Formular模型提高轮胎在极限值外置信度和健壮性,精准描述车辆在各种工况下运动特性。同时基于虚拟样机技术建立ADAMS整车模型,结合MATLAB\Simulink联合仿真实验对整车运动特性进行分析。仿真结果表明:车辆模型能够保持对样车运动状态快速响应及跟踪一致性。

基于加速度计的智能轮胎轮胎力估算的通用方法:分析模型和试验验证

智能轮胎通过在轮胎内放置有源传感组件(例如,嵌入式微传感器)来提高车辆性能和安全性。智能轮胎的一个应用是基于加速度计的轮胎力估算。然而,由于基于模型的理论难以将轮胎力与运动学信息联系起来,其发展受到限制。本文阐述了一种基于加速度计的智能轮胎估算轮胎力的通用方法,并进行了试验验证。首先,建立基于微机电系统加速度计的具有车载监测轮胎力功能的智能轮胎样机;然后,提出了一种理论滚动运动学模型,阐明了刚体运动与弹性变形耦合作用下的加速度场机理。制定分析模型以实时估算垂直力。此外,采用梁式模型描述轮胎带束层的侧向变形,直接将侧向加速度和侧向力联系起来。最后,侧向力可以通过侧向加速度和已经估算的垂直力来估算。侧向力估算方法基于通用分析模型,通过明确和消除层转向的影响,在不同情况下,即使在统一系数下也能实现高精度。为了充分验证所开发的模型,已经进行了现场测试和两次台架试验。由此可以得出结论,基于理论分析的估算模型利用智能轮胎硬件系统实现了令人鼓舞的轮胎力估算应用。

轮胎模型参数优化方法在整车操控性能仿真中的应用

作为车辆与路面的连接桥梁,轮胎传递着路面对车辆的作用力,轮胎的动力学性能深刻影响着车辆的操控性能。由于轮胎的动力学性能随着胎面磨耗而变化,为了匹配这种性能变化,轮胎模型参数在仿真使用时也需要进行适当的调整优化,以模拟这种输入边界条件的变化。本文介绍了轮胎动力学模型参数优化方法在某车型整车操控性能仿真中的应用。

基于七自由度车辆模型仿真平台的轮胎操纵稳定性仿真分析

利用基于MATLAB SIMULINK的七自由度车辆模型仿真平台,以轮胎PAC2002模型为输入,进行车辆操纵稳定性仿真,并与实车测试结果对比。结果证明客观性能指标仿真结果与实车测试主观评价结果的一致性较好,基于七自由度车辆模型仿真平台可以较好地预测轮胎的转向性能,也可以在一定程度上预测操纵稳定性。