[发明专利]一种基于振动测试信息的车辆物理参数估计方法

权利要求书

1.一种基于振动测试信息的车辆物理参数估计方法，其特征在于：获取目标车辆的质量以及目标车辆在原地振动过程中产生的加速度，建立车辆振动的动力公式，将车辆振动的动力公式与通过改进的无迹卡尔曼方法相结合计算得出目标车辆的振动物理参数；

目标车辆为四分之一车辆模型，振动物理参数包括车辆模型的质量、刚度、和阻尼；

目标车辆的质量包括悬架簧上质量m_s和悬架簧下质量m_u：

悬架簧上质量m_s与悬架簧下质量m_u之和为整车质量m，其中，悬架簧上质量m_s与悬架簧下质量m_u通过车辆配置设计分别计算获得；

目标车辆在原地振动过程中产生的加速度是指使目标车辆产生竖向自由振动并测得响应的过程，具体内容如下：

首先，将目标车辆的车轮停靠在预先设置好的停车块上，在目标车辆的车厢底部设置第一加速度传感器，在目标车辆的底盘处设置第二加速度传感器，第一加速度传感器用于测试并确定目标车辆振动过程中的悬架簧上质量m_s的竖向加速度第二加速度传感器用于测试并确定目标车辆振动过程中悬架簧下质量m_u的竖向加速度驱动目标车辆，使目标车辆的四个车轮同时从停车块脱离，以此获得目标车辆在跌落过程中自由振动所产生的加速度和

建立车辆竖向振动的动力方程：

公式(1)和(2)中，m_s为目标车辆的悬架簧上质量；

m_u为目标车辆的悬架簧下质量；

c_s为悬架阻尼系数；

k_s为悬架簧刚度系数；

z_s、分别为悬架簧以上部分竖向运动的位移、速度和加速度；

z_u、分别为悬架簧以下部分竖向运动的位移、速度和加速度；

k_t为车轮的刚度系数；

δ(0)为车轮与地面之间的瞬时冲击荷载；

然后，通过改进的无迹卡尔曼方法获得目标车辆的振动物理参数c_s、k_s和k_t，过程如下：

基于卡尔曼的离散时间系统的状态方程与观测方程如下：

x_k＝f(x_k-1,u_k-1)+v_k-1 (3)

y_k＝h(x_k,u_k)+w_k (4)

公式(3)和(4)中，k为离散时间步；x_k为n维随机状态向量；y_k为m维观测向量；状态方程和观测方程在状态量x_k处连续且可微，v_k为均值且为0、协方差为Q_k的过程噪声；w_k为均值为0、协方差为R_k的观测噪声；u_k为外界输入向量，自由振动时，该项为0；

在无迹卡尔曼滤波器中，第t_k+1时刻的观测量能够由已知的车辆振动加速度向量和模型参数、未知的车辆振动加速度向量和模型参数用公式(5)表达：

公式(5)中，为四分之一车辆模型的预测响应；

为从t₁到t_k+1时刻车辆竖向振动加速度的已知时程；

为从t₁到t_k+1时刻车辆竖向振动加速度的未知时程；

θ为模型参数向量；

z₀、为模型初始时刻的位移和速度向量；

此时，系统的观测量的预测值可为：

公式(6)中，y_k+1为目标车辆加速度响应向量，v_k+1为第一测量噪声；因此，在第k+1步时，估算目标车辆的振动物理参数的数学表达式为：

在公式(7)中为t_k时刻未知增广状态量；根据公式(1)～(7)，计算得到目标车辆的振动物理参数c_s、k_s和k_t。