基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于輪胎動力學【技術領域】，公開了一種基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法，將輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力分解為側偏側向力與側傾側向力的非線性疊加，建立輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力模型，通過輪胎力學特性試驗臺測試得到的輪胎側傾側偏側向力試驗數(shù)據(jù)，采用曲線擬合技術辨識得到所建輪胎模型的參數(shù)，該模型具有精度高、參數(shù)物理意義明確、滿足理論邊界條件及預測能力強的優(yōu)點，可用于高精度的汽車動力學仿真。
【專利說明】基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎動力學【技術領域】，特別是涉及一種基于非線性疊加的輪胎側傾側 偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法，通過輪胎力學特性試驗臺測試得到的輪胎側傾側偏試驗數(shù) 據(jù)，采用曲線擬合技術辨識輪胎模型的參數(shù)，得到輪胎側傾側偏側向力穩(wěn)態(tài)模型，用于汽車 動力學仿真。

【背景技術】
[0002] 輪胎是汽車上的重要部件，整車與地面間的作用力都通過輪胎傳遞。輪胎力學特 性是汽車性能分析與設計的基礎，并且對汽車的安全性、操作穩(wěn)定性、平順性等性能有著重 要的影響。
[0003]輪胎模型是建立輪胎運動參數(shù)與輪胎六分力之間的關系，即輪胎在特定工作條件 下，可實現(xiàn)輪胎的各種運行工況仿真。由于輪胎在行駛過程中的受力非常復雜，根據(jù)路面性 質、車速、垂直載荷、摩擦產(chǎn)生的溫度以及輪胎的形式等因素的變化而不同，因此輪胎模型 的建立一直是國內(nèi)外學者研宄討論的重點和難點。
[0004] 輪胎模型對車輛動力學仿真技術的發(fā)展及仿真計算結果有很大影響，輪胎模型的 精度必須與車輛模型精度相匹配，因此選用精確的輪胎模型是至關重要的。由于輪胎具有 結構的復雜性和力學性能的非線性，選擇符合實際又便于使用的輪胎模型是建立虛擬樣車 豐吳型的關鍵。
[0005] 本發(fā)明專利涉及操穩(wěn)輪胎模型，目前的操穩(wěn)輪胎模型主要有魔術公式、UniTire、Fiala、UA、ADAMS/5. 2. 1模型和TM-easy輪胎模型等，以上輪胎模型在表達輪胎側傾側偏穩(wěn) 態(tài)側向力特性時或者采用簡化理論表達式、或者采用純經(jīng)驗公式，導致模型參數(shù)物理意義 不明確、模型預測能力不高等問題。本發(fā)明專利是根據(jù)輪胎側傾側偏刷子模型分析得到，采 用側偏側向力與側傾側向力非線性疊加的方法來表達輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性，模型 中參數(shù)有明確的物理意義，模型精度高且預測能力強。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于非線性疊加的輪胎側傾側 偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法，將輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力分解為側偏側向力與側傾側向力 的非線性疊加，建立輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力模型，通過輪胎力學特性試驗臺測試得到的 輪胎側傾側偏側向力試驗數(shù)據(jù)，采用曲線擬合技術辨識得到所建輪胎模型的參數(shù)，用于汽 車動力學仿真。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案是：將輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)特性的側向力分解為側偏側向 力與側傾側向力的非線性疊加Fy =Fyα +Fyγ。
[0008]I、側偏側向力模型
[0009]

【權利要求】
1. 基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法，其特征在于：將輪胎側 傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力Fy分解為側偏側向力Fya與側傾側向力非線性疊加。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法， 其特征在于：用有效側偏角a6代替輪胎側偏角a來計算側偏側向力Fya，有效側偏角ae 在輪胎與路面之間小滑移及大滑移時都趨近輪胎側偏角a，正側傾角且正側偏角時，有效 側偏角a6大于輪胎側偏角a，正側傾角且負側偏角時，有效側偏角ae的絕對值小于輪胎 側偏角a的絕對值。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法， 其特征在于：所述的側傾側向力Fyy與有效側偏角ae有關，a6為〇時Fyy最大，隨著有效 偵_角a6絕對值的增大FyY減少到0。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法， 其特征在于：所述的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力Fy的模型為：
其中，、S2、S3、S4、s5、s6、s7、s8、s9、S1(l、Sn、s12、s13、Sg、s15、s16為型{寸^1爭識參數(shù)，垂 直載荷Fz、標稱載荷Fz(l、輪胎滾動速度I、輪胎側偏角a、輪胎側傾角Y為模型的輸入量， 輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力Fy為模型的輸出量，其余參數(shù)為模型中間變量。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法， 其特征在于：具體包括以下步驟： 第一步：將需要建立側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力模型的輪胎按測試要求安裝在輪胎力學特性 試驗臺上，完成輪胎側傾側偏工況下穩(wěn)態(tài)力學特性測試，記錄試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)至少包括 輪胎側傾角y、側偏角a、垂直載荷Fz、輪胎滾動速度t及側向力Fy，標稱載荷Fz(l按0. 8 倍的載荷指數(shù)確定，載荷指數(shù)可從輪胎的規(guī)格型號中獲得； 第二步：從第一步獲得的不同垂直載荷下輪胎側傾角為〇時的側向力與側偏角關系的 試驗數(shù)據(jù)中，截取正負1度側偏角范圍內(nèi)的試驗數(shù)據(jù)，采用直線擬合方法辨識得到參數(shù)s1; 第三步：從第一步獲得的不同垂直載荷及不同輪胎側傾角下的側向力與側偏角關系的 試驗數(shù)據(jù)中，截取正負1度側偏角范圍內(nèi)的試驗數(shù)據(jù)，采用曲線擬合技術辨識得到參數(shù)s3、 S4、S5、Sg; 第四步：采用曲線擬合技術從第一步獲得的輪胎側傾角、側偏角、垂直載荷、輪胎滾動 速度及側向力試驗數(shù)據(jù)中辨識得到S2、s7、s8、s9、s1(l、sn、s12、s13、s14、s15、s16，建立起該輪胎 的側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性模型。
6. 根據(jù)權利要求5所述的基于非線性疊加的輪胎側傾側偏穩(wěn)態(tài)側向力特性建模方法 的步驟，其特征在于：所述曲線擬合技術可以采用最小二乘法、遺傳算法等。
【文檔編號】G01M17/02GK104483145SQ201410840738
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權日:2014年12月30日
【發(fā)明者】盧蕩, 張海濤, 劉兵 申請人:吉林大學