專利名稱：基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛參數(shù)識別領域，特別是涉及一種基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法。
背景技術：
對于汽車的動力學特性研究需要建立一個準確的汽車模型，因此確定汽車的物理參數(shù)對于其動力學特性的研究起到至關重要的作用。對于汽車模態(tài)參數(shù)識別可以由頻域方法或時域方法得到。在頻域方法中需要用到四通道懸架試驗臺對汽車進行激勵，而四通道懸架試驗臺的設備比較昂貴，一般企業(yè)和研究所沒有四通道懸架試驗臺。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，能夠估算得到精確的物理參數(shù)，試驗方法簡單，對設備要求低。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是提供一種基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，包括以下步驟
1)在車輛上設定至少6個測點，第一測點和第二測點分別設于距離車身質心兩側最大距離處，第三測點設于車身的縱向中心線與車身的前軸的交點處，所述第四測點設于車身的縱向中心線的尾部，所述第五測點設于車身質心處，第六測點設于車身上無任何測點的任一位置；
2)在車輛為空載的情況下，通過四個輪胎跌落試驗、前或后輪胎跌落試驗及左或右輪胎跌落試驗獲得各測點的加速度信號；
3)在車身質心位置處、在質心左右對稱的位置以及質心前后對稱的位置增加重物，并分別通過步驟2)中的三種跌落試驗獲得加速度信號；
4)利用基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時域識別方法和步驟2)與步驟3)識別所得的各加速度信號，獲得汽車的模態(tài)參數(shù)，模態(tài)參數(shù)包括車身的垂向振動頻率、俯仰振動頻率、側傾振動頻率、以輪胎振動為主的垂向振動、俯仰振動、側傾振動、消扭振動的頻率以及七個模態(tài)頻率所對應的阻尼比；
5)識別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質量參數(shù)、剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)以及尺寸參數(shù)，所述尺寸參數(shù)通過測量獲得，所述質量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過七自由度車輛模型進行識別。在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟2 )中四個輪胎跌落試驗是將前后四個輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，第五測點能夠獲得車身質心處振動的自由衰減信號，或是將第一測點的加速度響應加上第二測點的加速度響應再除以二得到車身質心處振動的自由衰減信號。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟2 )中前輪胎或后輪胎跌落試驗是將車輛的兩個前輪或兩個后輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器獲得振動的自由衰減信號，將第三測點的加速度響應減去第五測點的加速度響應后再除以第三測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號，或將第五測點的加速度響應減去第四測點的加速度響應后再除以第四測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號。在 本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗是將車輛的左側的輪胎或右側的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，第一測點的加速度信號減去第二測點的加速度信號后再除以第一測點到第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號，第一測點或第五測點的加速度信號減去第五測點或第二測點的加速度信號后，再除以第一測點或第五測點到第五測點或第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號。在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟5)中通過七自由度車輛模型識別的方法包括以下步驟:
a、將步驟4)識別的固有頻率~和阻尼比^作為輸入；
b、設定粒子群算法的種群個數(shù)為n，在給足的參數(shù)范圍內隨機初始化η組物理參數(shù)記為
權利要求
1.一種基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，包括以下步驟: I)在車輛上設定至少6個測點，第一測點和第二測點分別設于距離車身質心兩側最大距離處，第三測點設于車身的縱向中心線與車身的前軸的交點處，所述第四測點設于車身的縱向中心線的尾部，所述第五測點設于車身質心處，第六測點設于車身上無任何測點的任一位置； 2)在車輛為空載的情況下，通過四個輪胎跌落試驗、前或后輪胎跌落試驗及左或右輪胎跌落試驗獲得各測點的加速度信號； 3)在車身質心位置處、在質心左右對稱的位置以及質心前后對稱的位置增加重物，并分別通過步驟2)中的三種跌落試驗獲得加速度信號； 4)利用基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時域識別方法和步驟2)與步驟3)識別所得的各加速度信號，獲得汽車的模態(tài)參數(shù)，模態(tài)參數(shù)包括車身的垂向振動頻率、俯仰振動頻率、側傾振動頻率、以輪胎振動為主的垂向振動、俯仰振動、側傾振動、扭轉振動的頻率以及七個模態(tài)頻率所對應的阻尼比； 5)識別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質量參數(shù)、剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)以及尺寸參數(shù)，所述尺寸參數(shù)通過測量獲得，所述質量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過七自由度車輛模型進行識別。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟2)中四個輪胎跌落試驗是將前后四個輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊上推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，第五測點獲得車身質心處振動的自由衰減信號，或是將第一測點的加速度響應加上第二測點的加速度響應再除以二得到車身質心處振動的自由衰減信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟2)中前輪胎或后輪胎跌落試驗是將車輛的兩個前輪或兩個后輪用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，通過測點上的傳感器能夠獲得振動的自由衰減信號，將第三測點的加速度響應減去第五測點的加速度響應后再除以第三測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號，或將第五測點的加速度響應減去第四測點的加速度響應后 再除以第四測點到第五測點的距離得到振動的俯仰角加速度的自由衰減信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗是將車輛的左側的輪胎或右側的輪胎用同一高度的木塊支起，將車輛從木塊推下，車輛獲得一個激勵，第一測點的加速度信號減去第二測點的加速度信號后再除以第一測點到第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號，第一測點或第五測點的加速度信號減去第五測點或第二測點的加速度信號后，再除以第一測點或第五測點到第五測點或第二測點的距離得到振動的側傾角加速度的自由衰減信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟5)中通過七自由度車輛模型識別的方法包括以下步驟: a 、 將步 驟 4 ) 識別 的固有頻率和阻尼比Caf作為輸入； b、設定粒子群算法的種群個數(shù)為n，在給定的參數(shù)范圍內隨機初始化η組物理參數(shù)記為JT= CZ1 X1…JrJr,和物理參數(shù)變化的增量T = CF1 V2…F1Jr, 表示初始化汽車系統(tǒng)第i組物理參數(shù)為物理參數(shù)JTi所對應的增量； 利用初始化的汽車系統(tǒng)的《組物理參數(shù)，計算空載、只增加車身質量、增加車身質量和側傾轉動慣量及增加車身質量和俯仰轉動慣量的情況下的系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)，上述四種情況所對應的系統(tǒng)的無阻尼固有頻率和阻尼比分別記為再用公式
6.根據(jù)權利要求5所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟c中％表示第J'組物理參數(shù)增量的第i個分量,If表示第J'組物理參數(shù)的第i個分量為加速常數(shù)表示局部最優(yōu)參數(shù)的第i個分量，表示全局最優(yōu)參數(shù)的第i個分量表示一個O到I的隨機數(shù)。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，其特征在于，步驟4)中所述基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時域識別方法是利用信號通道從系統(tǒng)的采集自由衰減數(shù)據(jù)信號，并構建整個系統(tǒng)的傳遞矩陣，通過對傳遞矩陣求解特征值，得到系統(tǒng)的固有頻率、振型和阻尼比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于跌落試驗七自由度車輛模型的車輛參數(shù)識別方法，包括以下步驟1)在車輛上設定至少6個測點，2)在車輛為空載的情況下進行跌落試驗3)在車身質心位置處、在質心左右對稱的位置以及質心前后對稱的位置增加重物后進行跌落試驗獲得加速度信號；4)獲得汽車的模態(tài)參數(shù)；5)識別物理參數(shù)。通過上述方式，本發(fā)明試驗方法簡單，對設備的要求不高，估算得到高精確的物理參數(shù)，通過估算的物理參數(shù)做的仿真響應與測試得到的響應吻合好。
文檔編號G01M7/02GK103076146SQ20131000080
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權日2013年1月4日
發(fā)明者張農, 王立夫, 鄭敏毅 申請人:常州萬安汽車部件科技有限公司