[发明专利]基于UKF与修正Dugoff轮胎模型路面峰值附着系数估算方法

摘要

本发明公开一种基于UKF与修正Dugoff轮胎模型路面峰值附着系数估算方法，通过：实时采集车辆的各种传感器信号，利用车辆纵向动力学方程和模型的几何坐标关系对各轮滑移率和侧偏角估计；然后将估计的滑移率、垂向力、侧偏角等传给基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块，得到非线性系统的系数向量，将此向量与实时估计的纵向力发送到UKF路面峰值附着系数估计模块，求取峰值附着系数。本方法应用车辆状态观测系统实时采集信号，保证了计算的实时性，对于没有拟合过的路面情况估计准确度高。应用修正Dugoff轮胎模型和UKF理论，使得求解过程简单，运算量小、快捷，收敛时间短。本方法鲁棒性良好，能够较好的识别各轮的路面情况，适用于路面峰值附着系数的实时估计。

主权项

一种基于UKF与修正Dugoff轮胎模型路面峰值附着系数估算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立一种车辆路面峰值附着系数估算系统，包括用以获得参数的：驱动力矩传感器、方向盘转角传感器、轮速传感器、车速传感器和惯性传感器，以及用以计算处理的：车轮滑移率计算模块、基于纵向动力学的轮胎力估计模块、侧偏角计算模块、基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块和UKF路面峰值附着系数估计模块；2)估算过程为：整车控制器取某两个相邻采样时刻k‑1和k，获得驱动力矩信号T_i(k)，轮速信号ω_i(k‑1)和ω_i(k)，纵向车速信号v_x(k)，侧向车速信号v_y(k)，纵向加速度信号a_x(k)，侧向加速度信号a_y(k)以及横摆角速度信号3)基于纵向动力学的轮胎力估计模块根据实时采集到的驱动力矩信号T_i(k)、轮速信号ω_i(k‑1)和ω_i(k)，纵向加速度信号a_x(k)和侧向加速度信号a_y(k)，计算出各车轮的纵向力F_xi(k)、垂向力F_zi(k)，将垂向力F_zi(k)发送到基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块，将纵向力F_xi(k)发送到UKF路面峰值附着系数估计模块；4)车轮侧偏角计算模块根据接收到的实时方向盘转角信号ω_sw(k)、纵向车速信号v_x(k)、侧向车速信号v_y(k)和横摆角速度信号计算各车轮的侧偏角α_i(k)，并将结果发送给车轮滑移率计算模块和基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块；5)车轮滑移率计算模块根据接收到的实时纵向车速信号v_x(k)、侧向车速信号v_y(k)、横摆角速度信号各车轮的侧偏角α_i(k)、轮速信号ω_i(k)，计算车轮的滑移率s_i(k)，并将结果发送给基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块；6)基于修正Dugoff模型的UKF系数计算模块根据侧偏角计算模块、滑移率计算模块和基于纵向动力学的轮胎力估计模块发送过来的侧偏角α_i(k)、滑移率s_i(k)、车轮的垂向力F_zi(k)，利用修正Dugoff模型算法计算得到建立UKF滤波器所需的非线性系统的系数a_1i(k)、a_2i(k)、a_3i(k)、a_4i(k)、a_5i(k)，并将结果发送给UKF路面峰值附着系数估计模块；7)UKF路面峰值附着系数估计模块根据接收到的实时纵向力F_xi(k)和系数a_1i(k)、(i，结合UKF观测方法得到各轮的路面峰值附着系数以上，i＝1、2、3、4，代表4个车轮。