[发明专利]一种适用于冰雪路面的车辆模型建模方法

权利要求书

1.一种适用于冰雪路面的车辆模型建模方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一：将要研究的车辆看作一个整体，将车辆运动看作刚体运动，不考虑车辆转向系统和悬架系统的相互联系和影响，假设车辆始终在水平面运动不存在地面不平顺的问题，即不考虑车辆垂直方向的跳动，忽略纵横向空气动力学；

步骤二：根据步骤一中得到的系统，建立不同的坐标系，分别为车辆坐标系和轮胎坐标系；

步骤三：利用牛顿定理，对所述车辆进行受力分析，根据步骤二的车辆坐标系建立力和力矩平衡运动方程，在冰雪路面的典型路况对开路面下建立车辆模型；

步骤四：假设车辆能够准确地识别行驶条件，当前路况的附着系数可由路面自动识别技术得到或估计，忽略轮胎的回正力矩、滚动阻力、翻转力矩，仅考虑轮胎的侧偏和纵滑特性，建立适用于冰雪路面左右不对称路况下的轮胎模型，得到适用于冰雪路面的车辆模型。

2.根据权利要求1所述的适用于冰雪路面的车辆模型建模方法，其特征在于，所建立的车辆模型将常用的车辆信号包括方向盘转角、四个轮胎的驱动力及制动力作为作为模型的输入信号。

3.根据权利要求1所述的适用于冰雪路面的车辆模型建模方法，其特征在于，在冰雪路面的典型路况对开路面下建立车辆模型，其方程表示为：

纵向运动：

其中，m,m_s分别为整车质量与簧上质量；v_x，v_y分别为车辆的纵向速度和侧向速度；为车辆的纵向加速度；γ为车俩横摆角速度；h_s为车辆悬挂质量质心到侧倾轴的距离；为车辆横摆角加速度；φ为车辆侧倾角；F_xi为轮胎在X方向的力分量，i＝1,2,3,4，分别表示:左前车轮、右前车轮、左后车轮以及右后车轮；F_xwi，F_ywi分别为轮胎的纵、侧向力，i＝1,2,3,4，分别表示:左前车轮、右前车轮、左后车轮以及右后车轮；δ_i为轮胎转向角，i＝1,2,3,4，分别表示:左前车轮、右前车轮、左后车轮以及右后车轮。

侧向运动：

其中，为车辆侧倾角加速度；l_f,l_r分别为质心到前、后轴的距离；m_uf，m_ur分别为前、后悬架的非悬挂质量；F_yi为轮胎在Y方向的力分量，i＝1,2,3,4，分别表示:左前车轮、右前车轮、左后车轮以及右后车轮。

横摆运动：

其中，I_zz为车辆绕Z轴的转动惯量；t_w为轮胎轴距。

侧倾运动：

其中，I_xx为车辆绕X轴的转动惯量；g为重力加速度；K_φ,C_φ分别为侧倾刚度和侧倾阻尼，且K_φ＝K_φf+K_φr，C_φ＝C_φf+C_φr；K_φf，K_φr分别为前、后轮侧倾刚度；C_φf，C_φr分别为前、后轮侧倾阻尼。

四个车轮的转动：

其中，I_w,R_w分别为车轮转动惯量、车轮的有效滚动半径；ω_fl,ω_fr,ω_rl,ω_rr分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的旋转角速度；T_fl,T_fr,T_rl,T_rr分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的力矩。

4.根据权利要求1所述的适用于冰雪路面的车辆模型建模方法，其特征在于，步骤四所述的轮胎模型为能够根据路况智能选择轮胎参数的轮胎模型。

5.根据权利要求4所述的适用于冰雪路面的车辆模型建模方法，其特征在于，所述轮胎模型为Dugoff轮胎模型。