[发明专利]基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车参数识别领域，特别是涉及一种基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法。

背景技术

车辆参数包括模态参数和物理参数。模态参数主要是指：固有频率，阻尼比，振型。物理参数有实际的物理意义，其中比较重要的几个参数就是悬架的刚度、阻尼、簧上质量、簧下质量、侧倾旋转惯量、俯仰旋转惯量、轮胎刚度及相关的几何参数等参数。

为什么要识别模态参数：

三个模态参数都很重要，因为模态参数是识别物理参数的基础，除此之外，模态参数也可以直接用于评价汽车的乘坐舒适性等性能，如果其垂向固有频率和人自身的固有频率很接近，则会严重影响乘坐舒服性。

为什么要识别物理参数：

物理参数不仅是建立7自由度整车模型的基础，而且对于评价汽车的平顺性、操稳性也十分重要，尤其是在抗侧倾、抗俯仰方面十分重要，侧倾刚度的大小直接决定着汽车抗侧倾的能力。

获得模态参数的方法主要有两种，

方法一：进行跌落实验，根据采集到的自由衰减图像，认为两个峰值之间的时间即为周期，周期的倒数即为频率；根据利用自由衰减信号，获得对数衰减率，从而获得阻尼比。这种方法是一种十分粗糙的方法，获得的固有频率及阻尼比偏差都很大，很难满足实际的精度要求。

方法二：利用四通道系统实验台对汽车进行激励，根据激励及获得的信号，识别汽车的参数。这种方法的缺点就是四通道系统实验台价格十分昂贵，只有很少的大公司、研究院或学校有这种设备，并且单次实验花费也十分昂贵。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，能够通过把汽车模型简化之后，利用跌落实验采集到的数据，利用状态变量法进行模态参数识别，实验可操作性强，单次实验费用较低。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤：

1）在车辆上设置至少6 个测点；

2）通过多个跌落实验获得各测点信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出汽车空载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率分别对应的阻尼比及振型；

3）分别在车身的质心位置增加质量、在车身的质心前后对称的位置增加相同的质量，同时改变俯仰转动惯量及在车身的质心左右对称的位置增加相同的质量，同时改变侧倾转动惯量后分别进行跌落实验，通过状态变量法，识别汽车加载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率对应的阻尼比及振型；

4）利用步骤2）和步骤3）中获得的各模态参数，以及公式

  和 ，计算出车身的垂向刚度、车身簧上质量、俯仰刚度、俯仰转动惯量、侧倾刚度以及侧倾转动惯量，其中K是等效垂向刚度、等效俯仰刚度或等效侧倾刚度，M是车身簧上质量、俯仰转动惯量或侧倾转动惯量，是步骤3）中各实验增加的车身簧上质量、俯仰转动惯量或侧倾转动惯量，是步骤2）中各实验获得汽车空载时的垂向固有频率、俯仰固有频率或侧倾固有频率，是步骤3）中各实验获得的汽车加载时垂向固有频率、俯仰固有频率或侧倾固有频率；

5）由步骤4）中可获得车身的垂向刚度，由公式和计算出前悬架刚度K_sf和后悬架刚度K_sr，轮胎的刚度由经验估算所得，再通过循环精度计算，确定实际的前悬架刚度K_sf和后悬架刚度K_sr；

6）根据经验确定轮胎刚度的范围，在轮胎刚度中取一个值作为轮胎刚度，得到刚度矩阵K，再利用偏差与要求的精度进行比较，若不满足精度要求重新选择轮胎刚度计算，直到获得满足小于给定误差的轮胎刚度；

7）利用前悬架刚度K_sf、后悬架刚度K_sr和轮胎刚度,即得到刚度矩阵K，而质量矩阵M已知，由此得到固有频率、振型，把实验识别出的频率与比较，进行方法精确性验证。

在本发明一个较佳实施例中，通过四轮跌落实验获得信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出车辆空载的垂向固有频率，以及其对应阻尼比和振型；