[发明专利]一种轮胎侧偏刚度在线辨识方法及系统

说明书

本发明公开一种轮胎侧偏刚度在线辨识方法及系统，该方法包括如下步骤：步骤1，建立车辆动力学模型；步骤2，基于线性侧向轮胎力模型对车辆动力学模型进行简化，得到车辆动力学简化模型；步骤3，对车辆动力学简化模型进行离散化，得到以车辆前、后轮侧偏刚度为待估计参数的递推模型；步骤4，采用具有遗忘因子的有限记忆递推最小二乘在线辨识方法对递推模型中的车辆前、后轮侧偏刚度进行辨识。实现了通过具有遗忘因子的有限记忆递推最小二乘在线辨识方法对前、后轮侧偏刚度进行辨识，可以避免维度灾难现象，增加辨识的实时性，且使用有限的历史数据，实现在线辨识轮胎侧偏刚度，且整体适合大多数环境，内部机械装置简单，稳定性高，算法效率高。

技术领域

本发明涉及车辆参数辨识技术领域，具体是一种轮胎侧偏刚度在线辨识方法及系统。

背景技术

对于车辆控制来说，车辆动力学模型具有强耦合非线性等性质，目前最常用的建模方法是通过对车辆的受力和力矩分析，建立简化的物理模型。该模型主要的非线性特性来自轮胎，尤其在车辆弯道行驶时，轮胎的侧偏特性直接决定了车辆的操纵稳定性，而轮胎的侧偏刚度是轮胎侧偏特性中非常重要的参数，其在不同的路面环境会相应的变化。目前，轮胎的侧偏刚度还不能直接测量，如何利用测得的车辆信息并结合某种辨识算法将其快速、较准确地辨识出来，已是全球科研工作者和工程技术人员亟待解决的问题之一。

目前世界范围提出的轮胎侧偏刚度在线辨识方法，主要集中在：通过当前侧偏角大小及载荷转移量，利用最小二乘法分段拟合当前轮胎侧偏刚度；通过采集的数据利用最小二乘法辨识车辆系统等价二自由度车辆模型的传递函数，从而计算出轮胎的侧偏刚度；使用电子稳定控制系统(Electronic Stability Control System，ESC)，并结合扩展的卡尔曼滤波算法对轮胎侧偏刚度进行在线辨识；采用具有遗忘因子的递推最小二乘法，在线辨识轮胎的侧偏刚度。

然而上述现有的轮胎侧偏刚度在线辨识方法主要存在以下缺陷：随着新的观测数据逐渐增加，①辨识算法中会累积贮存大量的观测数据，出现维度灾难现象；②增加重复性计算，其辨识实时性大幅下降；③尽管添加了遗忘因子，但在辨识时依然用到大量的历史数据。

发明内容

针对上述现有技术中的一项或多项不足，本发明提供一种轮胎侧偏刚度在线辨识方法及系统，可以避免维度灾难现象，增加辨识的实时性，且使用有限的历史数据，实现在线辨识轮胎侧偏刚度。

为实现上述目的，本发明提供一种轮胎侧偏刚度在线辨识方法，包括如下步骤：

步骤1，建立车辆动力学模型；

步骤2，基于线性侧向轮胎力模型对车辆动力学模型进行简化，得到车辆动力学简化模型；

步骤3，对车辆动力学简化模型进行离散化，得到以车辆前、后轮侧偏刚度为待估计参数的递推模型；

步骤4，采用具有遗忘因子的有限记忆递推最小二乘在线辨识方法对递推模型中的车辆前、后轮侧偏刚度进行辨识。

进一步优选的，步骤1中，所述车辆动力学模型为二自由度车辆动力学模型，建模过程为：

考虑平面运动车辆具有2个自由度的运动，即横向和横摆运动，设定纵向速度恒定，车辆坐标系和轮胎坐标系均符合右手定则，根据牛顿第二定律，分别得到车辆坐标系下，y轴的受力平衡方程，及绕z轴的力矩平衡方程：

式(1)中：m为车辆总质量，为车辆横向加速度，为车辆纵向速度，为横摆角速度，为横摆角加速度，l_f为质心至前轴的距离，l_r为质心至后轴的距离，I_z为车辆绕z轴转动惯量，F_yf、F_yr为车辆前、后轮胎在车辆坐标系y轴上受到的力。

进一步优选的，步骤2中，所述基于线性侧向轮胎力模型对车辆动力学模型进行简化，得到车辆动力学简化模型，具体为：