[发明专利]一种基于参数识别的车辆状态估计方法

权利要求书

1.一种基于参数识别的车辆状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立簧上质量参数观测器；

选取状态变量测量变量系统输入u＝[u]^T，建立如下簧上质量参数观测器：

其中，下标k和k+1表示时刻；y_k+1表示k+1时刻的簧上质量加速度传感器的测量值，m_s为簧上质量，为簧上质量的垂向加速度，u为减振器可调作动力，H为包含减振器阻尼力和弹簧力的悬架合力；w为过程噪声，v为测量噪声，二者分别满足w～N(0,Q_w)、v～N(0,R_v)的高斯分布，其中Q_w与R_v分别表示过程噪声和测量噪声满足的协方差矩阵；

(2)建立车辆状态观测器；

选取状态变量测量变量y＝[x_s-x_u]^T，系统输入u＝[u]^T，建立如下车辆状态观测器：

其中，下标k和k+1表示时刻；x_s为簧上质量的垂向位移，x_u为簧下质量的垂向位移，u为减振器可调作动力；下标d表示离散化形式；A_d为离散化的系统状态矩阵，B_d为离散化的输入矩阵，C_d为离散化的输出状态矩阵；ω为过程噪声，υ为测量噪声，二者分别满足ω～N(0,Q_ω)，υ～N(0,R_υ)的高斯分布，其中Q_ω与R_υ分别表示过程噪声和测量噪声满足的协方差矩阵；

(3)初始化簧上质量参数观测器和车辆状态观测器；

设定簧上质量参数观测器的模型参数，包括设定初始簧上质量参数值θ₀、初始参数误差协方差矩阵根据参数模型误差和簧上质量加速度传感器测量误差，设定过程噪声w和测量噪声v满足的协方差矩阵Q_w与R_v；设定簧上质量参数观测器的采样时间T_θ；

设定车辆状态观测器的模型参数，包括设定初始车辆状态x₀、初始状态误差协方差矩阵根据状态模型误差和悬架高度传感器测量误差，设定过程噪声ω和测量噪声υ满足的协方差矩阵Q_ω与R_υ；设定车辆状态观测器的采样时间T_x；

(4)计算k时刻的悬架合力H_k：

其中，为悬架动速度，x_s-x_u为悬架动挠度，u_k为减振器可调作动力；

(5)计算k时刻的参数预测值和参数预测误差协方差

其中，上标折线表示预测情况，上标波浪线表示估计情况；

(6)计算k时刻的参数估计值和参数估计误差协方差

式(6)和式(7)中：

其中，为k时刻的参数偏差增益，为k时刻的簧上质量加速度传感器的测量值，I表示单位矩阵；

(7)更新k时刻的车辆状态观测器：

对参数估计值取倒数，得到k时刻的簧上质量估计值将k时刻的簧上质量估计值代入式(2)，更新车辆状态观测器，并根据状态观测器的采样时间T_x对车辆状态观测器进行离散化；

(8)计算k时刻的状态预测值和状态预测误差协方差

其中，上标折线表示预测情况，上标波浪线表示估计情况；

(9)计算k时刻的状态估计值和状态估计误差协方差

式(11)和式(12)中：

其中，为k时刻的状态偏差增益，为k时刻的悬架高度传感器的测量值，I表示单位矩阵；

(10)输出k时刻的簧上质量估计值和车辆状态估计结果；

(11)令k＝k+1，重复上述步骤(4)至(10)，得到下一时刻的簧上质量和车辆状态估计结果。