[发明专利]基于傅立叶变换的车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于傅立叶变换的车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法，包括如下步骤：求取车轴侧偏角和车轮侧偏角；获取车轮侧向力和车轴侧向力；求取车轮侧偏刚度和车轴侧偏刚度。本发明适用范围广，测量对象多样，本发明既可以应用于普通的乘用车也可以应用于复杂的铰接式车辆，既可以应用于四轮车辆也可以应用于两轮或多轮车辆；测量成本低廉，本发明无需使用先进且昂贵的光学传感器来测量车轮侧偏角和车轴侧偏角，仅需常见的车用级别轮速传感器，车轮侧向力传感器或者车轮六分力仪即可。

技术领域

本发明涉及车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法，尤其涉及一种基于傅立叶变换的车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法。

背景技术

汽车行驶过程中的车轮/车轴侧偏角与侧偏刚度是用以评价车辆操纵稳定性等动力学性能、实现汽车电子控制系统精准控制与智能车辆辅助或无人驾驶技术的关键车辆参数与状态信息。如何在工程实践中低成本且实时准确估算与测量二者一直是汽车工程的研发人员不懈努力的目标之一。同时，获取较为准确的车轮/车轴侧偏刚度这一重要参数也是建立车辆动力学仿真模型并实施虚拟样机仿真分析的必备基础。传统方法中一般可以采用线性化的车辆单轨模型从运动学的角度来对车辆试验数据进行处理，近年来科研与技术人员提出一些新的方法，一方面可以通过较为昂贵的光学速度传感器实时测量车轮/车轴侧偏角，另一方面可以通过先进的卡尔曼滤波或者状态观测器估计实时的车轮/车轴侧偏角，然后再辅以测量的或估计的侧向力从而计算侧偏刚度。然而，传统方法适用范围局限，难以用于实时控制，先进的光学传感器成本太高难以配置在量产车型中，而卡尔曼滤波或者状态观测器等先进算法的鲁棒性与实践性仍然有待完善。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种适用于车辆动力学状态处于轮胎线性范围内且车辆系统具有谐波响应的工况、同时可操作性强且成本低廉的基于傅立叶变换的车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种基于傅立叶变换的车轮车轴侧偏角与侧偏刚度的测量方法，包括如下步骤：

(1)、求取车轴侧偏角和车轮侧偏角，通过轮速传感器检测得到车轮速度，车轮速度通过计算得到车辆的纵向行驶速度v_x，通过侧向加速度传感器检测得到车辆前轴处的侧向加速度a_y,f和车辆后轴处的侧向加速度a_y,r，通过横摆角速度传感器检测得到车辆的横摆角速度通过方向盘转角传感器检测得到车辆的方向盘转角信号δ_s；根据公式计算车轴前轴侧偏角α_f，

根据公式计算车轴后轴侧偏角α_r，

其中，i_s表示车辆转向系统经过线性简化后得到的固定传动比，^表示复频域里面的复数幅值，j表示虚数单位，ω₁表示获取的车辆横摆角速度的主导频率；忽略车轮定位参数的影响，左右两侧车轮的车轮侧偏角等于车轴侧偏角；

(2)、获取车轮侧向力和车轴侧向力，通过车轮侧向力传感器或车轮六分力仪检测得到车轮侧向力，将左右两侧车轮侧向力相加得到车轴侧向力；

(3)、求取车轮侧偏刚度和车轴侧偏刚度，当车辆动力学状态处在轮胎线性范围内时，根据公式计算得到车辆前轴侧偏刚度C_α,f和车辆后轴侧偏刚度C_α,r，

其中，F_y,f表示车辆的前轴的侧向力，F_y,r表示车辆的后轴的侧向力；车辆前轮侧偏刚度等于车辆前轴侧偏刚度，车辆后轮侧偏刚度等于车辆后轴侧偏刚度。