[发明专利]一种用于矿用重载实心轮胎的参数辨识及优化方法

说明书

本发明公开了一种用于矿用重载实心轮胎的参数辨识及优化方法，包括：1.按照矿用重载实心轮胎试验对轮胎进行试验操作，得到试验数据，2.基于试验数据，对矿用重载实心MF轮胎模型进行初次优化，得到第一目标函数值，并得到矿用重载MF实心轮胎模型，3.通过高斯牛顿迭代法初次辨识矿用重载MF实心轮胎模型中的参数，4.通过混合寻优算法对初次辨识得到的参数进行快速寻优、深度优化，得到准确度、精确度更高的参数。本发明能高效快速地辨识出矿用重载MF实心轮胎模型中的参数，易于实现，适应性好，识别精度高，适用于矿山典型路面环境和重载运输车辆的动力学和稳定性研究。

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体的说是一种用于矿用重载实心轮胎的参数辨识及优化方法。

背景技术

地面车辆技术和计算机信息技术的快速发展，无论是对传统汽车还是新能源车辆，车辆设计越来越趋向于高效化、信息化等，信息技术特别是计算机仿真技术在汽车工业中的应用，极大方便了产品的设计研发，提高了产品的质量，给生产企业以及相关科研机构提供了有效的帮助，其中车辆仿真分析技术可实现产品的性能及其可制造性的前期预测和分析，从而缩短产品设计与制造周期，降低产品开发成本，提高研发设计系统决速响应市场变化的能力。

在国家节能减排的号召下，煤矿存在减员增效、提高煤矿安全和降低事故发生率的客观要求，迫切需要发展清洁、高效、智能化的煤机装备，实现机械化减人。随着矿用车辆产业的迅速壮大以及市场保有量的大幅提高，矿用车辆由于防爆改造后整体性能及参数难以达到合理配置，而井下行驶路况复杂速度受限，加之通风条件较差，与同等设计能力的地面车辆相比存在明显的效率低下、安全性差、工况适应性较差的痛点，急需借鉴地面车辆技术和计算机信息技术，特别是车辆仿真技术，提升动力性能。

矿山车辆重载实心橡胶轮胎作为矿山车辆与地面直接接触的部件，其力学性能直接影响车辆动力学和行驶平顺特性，与常规轮胎相比，轮胎结构、材料特性以及胎路滚滑接触机理方面与常规充气轮胎模型均有一定的差别，具有橡胶实心、阻尼低、花纹粗大、扁平率大等特点。因而，采用传统方法中的充气轮胎模型及经验参数对矿山车辆进行动力学建模及仿真计算时，很可能产生较大的模型失配误差，也就无法准确描述矿山重载车辆的实际运动状态，并对其行为进行精准调控，成为长期制约矿山车辆动力学和稳定性研究的关键难题，始终未得到根本解决。因此，考虑到胎路接触力学特性对车辆横向稳定性能调控的重要影响，研究矿山车辆重载牵引实心橡胶轮胎在道水泥路面上的非线性滚滑接触力学特性，针对性地根据轮胎材料、几何结构特征等对重载实心或填充胎的模型参数进行准确辨识，建立适用于矿山典型路面环境和重载运输车辆轮胎力的求解模型显得尤为重要。

建立合理的轮胎动力学模型，分析轮胎所受到的纵向力、侧向力、垂直载荷以及回正力矩对车辆的动力性、操纵稳定性、制动稳定性、乘坐适性以及行驶安全性的影响是车辆仿真技术的重要组成部分，对产品开发和整车性能分析起到关键作用，所以轮胎模型的精度直接影响车辆产品关键技术研究。目前矿用车辆在该技术方面的研究主要采用移植地面相关技术的方法，地面车辆动力学在分析轮胎的侧偏性能等方面一般采用基于试验数据得到的经验型模型公式，该公式由三角函数的组合拟合得到，可完整地表达轮胎所受到的纵向力、回正力矩、翻转力矩以及阻力距分别和纵向力、侧向力的联合作用工况。但该公式本身便具有参数多、高度非线性化的特点，对其中参数的辨识较为困难，采用的算法收敛速度慢、实时性欠佳。加之矿用车辆本身的结构特殊性和行驶路况条件复杂多变，使得参数辨识难上加难，急需提升车辆仿真技术在研究和评价轮胎模型参数的辨识精度方面的水平。

综上所述，如何建立矿用轮胎的参数辨识及优化方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种用于矿用重载实心轮胎的参数辨识及优化方法，以期能高效快速地辨识出矿用重载MF实心轮胎模型中的参数，并达到计算效率高、全局求解能力强、精度高的效果，从而能从根本上提高整车的动力性能。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：