專利名稱：基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛參數(shù)識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及一種基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于汽車的動(dòng)力學(xué)特性研究需要建立一個(gè)準(zhǔn)確的汽車模型，因此確定汽車的物理參數(shù)對(duì)于其動(dòng)力學(xué)特性的研究起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于汽車模態(tài)參數(shù)識(shí)別可以由頻域方法或時(shí)域方法得到。在頻域方法中需要用到四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)對(duì)汽車進(jìn)行激勵(lì)，而四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)備比較昂貴，一般企業(yè)和研究所沒有四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，能夠估算得到精確的物理參數(shù)，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，包括以下步驟
1)在車輛上設(shè)定至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)，第一測(cè)點(diǎn)和第二測(cè)點(diǎn)分別設(shè)于距離車身質(zhì)心兩側(cè)最大距離處，第三測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身的縱向中心線與車身的前軸的交點(diǎn)處，所述第四測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身的縱向中心線的尾部，所述第五測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身質(zhì)心處，第六測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身上無任何測(cè)點(diǎn)的任一位置；
2)在車輛為空載的情況下，通過四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)、前或后輪胎跌落試驗(yàn)及左或右輪胎跌落試驗(yàn)獲得各測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)；
3)在車身質(zhì)心位置處、在質(zhì)心左右對(duì)稱的位置以及質(zhì)心前后對(duì)稱的位置增加重物，并分別通過步驟2)中的三種跌落試驗(yàn)獲得加速度信號(hào)；
4)利用基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法和步驟2)與步驟3)識(shí)別所得的各加速度信號(hào)，獲得汽車的模態(tài)參數(shù)，模態(tài)參數(shù)包括車身的垂向振動(dòng)頻率、俯仰振動(dòng)頻率、側(cè)傾振動(dòng)頻率、以輪胎振動(dòng)為主的垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、消扭振動(dòng)的頻率以及七個(gè)模態(tài)頻率所對(duì)應(yīng)的阻尼比；
5)識(shí)別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)以及尺寸參數(shù)，所述尺寸參數(shù)通過測(cè)量獲得，所述質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過七自由度車輛模型進(jìn)行識(shí)別。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2 )中四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)是將前后四個(gè)輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，第五測(cè)點(diǎn)能夠獲得車身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，或是將第一測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)加上第二測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)再除以二得到車身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2 )中前輪胎或后輪胎跌落試驗(yàn)是將車輛的兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過測(cè)點(diǎn)上的傳感器獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，將第三測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第五測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第三測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)，或?qū)⒌谖鍦y(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第四測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第四測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)。在 本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗(yàn)是將車輛的左側(cè)的輪胎或右側(cè)的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，第一測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后再除以第一測(cè)點(diǎn)到第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)，第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后，再除以第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟5)中通過七自由度車輛模型識(shí)別的方法包括以下步驟:
a、將步驟4)識(shí)別的固有頻率~和阻尼比^作為輸入；
b、設(shè)定粒子群算法的種群個(gè)數(shù)為n，在給足的參數(shù)范圍內(nèi)隨機(jī)初始化η組物理參數(shù)記為
權(quán)利要求
1.一種基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: I)在車輛上設(shè)定至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)，第一測(cè)點(diǎn)和第二測(cè)點(diǎn)分別設(shè)于距離車身質(zhì)心兩側(cè)最大距離處，第三測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身的縱向中心線與車身的前軸的交點(diǎn)處，所述第四測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身的縱向中心線的尾部，所述第五測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身質(zhì)心處，第六測(cè)點(diǎn)設(shè)于車身上無任何測(cè)點(diǎn)的任一位置； 2)在車輛為空載的情況下，通過四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)、前或后輪胎跌落試驗(yàn)及左或右輪胎跌落試驗(yàn)獲得各測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)； 3)在車身質(zhì)心位置處、在質(zhì)心左右對(duì)稱的位置以及質(zhì)心前后對(duì)稱的位置增加重物，并分別通過步驟2)中的三種跌落試驗(yàn)獲得加速度信號(hào)； 4)利用基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法和步驟2)與步驟3)識(shí)別所得的各加速度信號(hào)，獲得汽車的模態(tài)參數(shù)，模態(tài)參數(shù)包括車身的垂向振動(dòng)頻率、俯仰振動(dòng)頻率、側(cè)傾振動(dòng)頻率、以輪胎振動(dòng)為主的垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率以及七個(gè)模態(tài)頻率所對(duì)應(yīng)的阻尼比； 5)識(shí)別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)以及尺寸參數(shù)，所述尺寸參數(shù)通過測(cè)量獲得，所述質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過七自由度車輛模型進(jìn)行識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)是將前后四個(gè)輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，第五測(cè)點(diǎn)獲得車身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，或是將第一測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)加上第二測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)再除以二得到車身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中前輪胎或后輪胎跌落試驗(yàn)是將車輛的兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，將第三測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第五測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第三測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)，或?qū)⒌谖鍦y(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第四測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后 再除以第四測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗(yàn)是將車輛的左側(cè)的輪胎或右側(cè)的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個(gè)激勵(lì)，第一測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后再除以第一測(cè)點(diǎn)到第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)，第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后，再除以第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟5)中通過七自由度車輛模型識(shí)別的方法包括以下步驟: a 、 將步 驟 4 ) 識(shí)別 的固有頻率和阻尼比Caf作為輸入； b、設(shè)定粒子群算法的種群個(gè)數(shù)為n，在給定的參數(shù)范圍內(nèi)隨機(jī)初始化η組物理參數(shù)記為JT= CZ1 X1…JrJr,和物理參數(shù)變化的增量T = CF1 V2…F1Jr, 表示初始化汽車系統(tǒng)第i組物理參數(shù)為物理參數(shù)JTi所對(duì)應(yīng)的增量； 利用初始化的汽車系統(tǒng)的《組物理參數(shù)，計(jì)算空載、只增加車身質(zhì)量、增加車身質(zhì)量和側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及增加車身質(zhì)量和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的情況下的系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)，上述四種情況所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的無阻尼固有頻率和阻尼比分別記為再用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟c中％表示第J'組物理參數(shù)增量的第i個(gè)分量,If表示第J'組物理參數(shù)的第i個(gè)分量為加速常數(shù)表示局部最優(yōu)參數(shù)的第i個(gè)分量，表示全局最優(yōu)參數(shù)的第i個(gè)分量表示一個(gè)O到I的隨機(jī)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟4)中所述基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法是利用信號(hào)通道從系統(tǒng)的采集自由衰減數(shù)據(jù)信號(hào)，并構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的傳遞矩陣，通過對(duì)傳遞矩陣求解特征值，得到系統(tǒng)的固有頻率、振型和阻尼比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于跌落試驗(yàn)七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識(shí)別方法，包括以下步驟1)在車輛上設(shè)定至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)，2)在車輛為空載的情況下進(jìn)行跌落試驗(yàn)3)在車身質(zhì)心位置處、在質(zhì)心左右對(duì)稱的位置以及質(zhì)心前后對(duì)稱的位置增加重物后進(jìn)行跌落試驗(yàn)獲得加速度信號(hào)；4)獲得汽車的模態(tài)參數(shù)；5)識(shí)別物理參數(shù)。通過上述方式，本發(fā)明試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的要求不高，估算得到高精確的物理參數(shù)，通過估算的物理參數(shù)做的仿真響應(yīng)與測(cè)試得到的響應(yīng)吻合好。
文檔編號(hào)G01M7/02GK103076146SQ20131000080
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張農(nóng), 王立夫, 鄭敏毅 申請(qǐng)人:常州萬安汽車部件科技有限公司