專(zhuān)利名稱(chēng)：基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)參數(shù)識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及一種基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于汽車(chē)的動(dòng)力學(xué)特性研究需要建立一個(gè)準(zhǔn)確的汽車(chē)模型，因此確定汽車(chē)的物理參數(shù)對(duì)于其動(dòng)力學(xué)特性的研究起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于汽車(chē)模態(tài)參數(shù)識(shí)別可以由頻域方法或時(shí)域方法得到。在頻域方法中需要用到四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行激勵(lì)，而四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)備比較昂貴，一般企業(yè)和研究所沒(méi)有四通道懸架試驗(yàn)臺(tái)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，能夠估算得到精確的物理參數(shù)，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，包括以下步驟
1)在車(chē)輛上設(shè)置至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)，第一測(cè)點(diǎn)和第二測(cè)點(diǎn)分別設(shè)于距離車(chē)身質(zhì)心兩側(cè)最大距離處，第三測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身的縱向中心線(xiàn)與車(chē)身的前軸的交點(diǎn)處，所述第四測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身的縱向中心線(xiàn)的尾部，所述第五測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身質(zhì)心處，第六測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身上無(wú)任何測(cè)點(diǎn)的任一位置；
2)通過(guò)多次跌落試驗(yàn)獲得各測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)，包括四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)、前或后輪胎跌落試驗(yàn)及左或右輪胎跌落試驗(yàn)，上述跌落試驗(yàn)均通過(guò)一支撐物將輪胎支起，然后將車(chē)輛從支撐物上推下，各種加速度信號(hào)是在車(chē)輛被推下后從各測(cè)點(diǎn)獲得；
3)通過(guò)狀態(tài)變量的時(shí)域識(shí)別方法以及獲得的加速度信號(hào)，識(shí)別車(chē)輛的模態(tài)參數(shù)，包括車(chē)身的垂向振動(dòng)頻率、俯仰振動(dòng)頻率、側(cè)傾振動(dòng)頻率、以輪胎振動(dòng)為主的垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率以及上述七個(gè)模態(tài)頻率所對(duì)應(yīng)的阻尼比；
4)識(shí)別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質(zhì)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(guò)測(cè)量獲得，所述質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過(guò)多個(gè)半車(chē)模型進(jìn)行識(shí)別；
5)對(duì)通過(guò)上述步驟獲得的質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)進(jìn)行校正，至少通過(guò)3次實(shí)驗(yàn)校正，分別在車(chē)身質(zhì)心位置處增加重物、在質(zhì)心左右對(duì)稱(chēng)的位置增加重量的重物以及質(zhì)心前后對(duì)稱(chēng)的位置增加相同重量的重物，然后分別通過(guò)跌落試驗(yàn)和步驟2)和3)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法獲得一組試驗(yàn)測(cè)試的模態(tài)參數(shù)，并比較兩組模態(tài)參數(shù)的誤差；
6)上一步驟比較所得的誤差大于標(biāo)準(zhǔn)，則從步驟4)開(kāi)始重新識(shí)別物理參數(shù)，誤差小于等于標(biāo)準(zhǔn)，則完成參數(shù)識(shí)別。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2 )中四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)是將前后四個(gè)輪胎用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊上推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，第五測(cè)點(diǎn)能夠獲得車(chē)身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，或是將第一測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)加上第二測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)再除以二得到車(chē)身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2)中前輪胎或后輪胎跌落試驗(yàn)是將車(chē)輛的兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)上的傳感器獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，將第三測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第五測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第三測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)，或?qū)⒌谖鍦y(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第四測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第四測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗(yàn)是將車(chē)輛的左側(cè)的輪胎或右側(cè)的輪胎用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，第一測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后再除以第一測(cè)點(diǎn)到第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)，第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后，再除以第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法是利用信號(hào)通道從系統(tǒng)的采集自由衰減數(shù)據(jù)信號(hào)，并構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的傳遞矩陣，通過(guò)對(duì)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。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述質(zhì)量參數(shù)中包括車(chē)身的簧上質(zhì)量、車(chē)身的側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jxx、車(chē)身的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jy、前輪的質(zhì)量以及后輪的質(zhì)量i^，剛度參數(shù)包括前懸架的垂向剛度后懸架的垂向剛度前輪胎的垂向剛度以及后輪胎的垂向剛度阻尼參數(shù)包括前懸架的阻尼系數(shù)后懸架的阻尼系數(shù)尺寸參數(shù)包括前軸到質(zhì)心處的距離a、后軸到質(zhì)心處的距 離b、前懸架的彈簧到質(zhì)心所在的縱向?qū)ΨQ(chēng)面的距離后懸架的彈簧到質(zhì)心所在的縱向?qū)ΨQ(chēng)面的距離tr，質(zhì)量參數(shù)為M，剛度參數(shù)為K，阻尼參數(shù)為C0在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟4 )中采用2個(gè)半車(chē)模型進(jìn)行從模態(tài)參數(shù)中識(shí)別物理參數(shù)，分別是前后半車(chē)模型和左右半車(chē)模型，在前后半車(chē)模型中，車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型用以下方程描述
權(quán)利要求
1.一種基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在車(chē)輛上設(shè)置至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)，第一測(cè)點(diǎn)和第二測(cè)點(diǎn)分別設(shè)于距離車(chē)身質(zhì)心兩側(cè)最大距離處，第三測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身的縱向中心線(xiàn)與車(chē)身的前軸的交點(diǎn)處，所述第四測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身的縱向中心線(xiàn)的尾部，所述第五測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身質(zhì)心處，第六測(cè)點(diǎn)設(shè)于車(chē)身上無(wú)任何測(cè)點(diǎn)的任一位置； 2)通過(guò)多次跌落試驗(yàn)獲得各測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)，包括四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)、前或后輪胎跌落試驗(yàn)及左或右輪胎跌落試驗(yàn)，上述跌落試驗(yàn)均通過(guò)一支撐物將輪胎支起，然后將車(chē)輛從支撐物上推下，各種加速度信號(hào)是在車(chē)輛被推下后從各測(cè)點(diǎn)獲得； 3)通過(guò)狀態(tài)變量的時(shí)域識(shí)別方法以及獲得的加速度信號(hào)，識(shí)別車(chē)輛的模態(tài)參數(shù)，包括車(chē)身的垂向振動(dòng)頻率、俯仰振動(dòng)頻率、側(cè)傾振動(dòng)頻率、以輪胎振動(dòng)為主的垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率以及上述七個(gè)模態(tài)頻率所對(duì)應(yīng)的阻尼比； 4)識(shí)別物理參數(shù),物理參數(shù)包括質(zhì)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(guò)測(cè)量獲得，所述質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)通過(guò)多個(gè)半車(chē)模型進(jìn)行識(shí)別； 5)對(duì)通過(guò)上述步驟獲得的質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)以及阻尼參數(shù)進(jìn)行校正，至少通過(guò)3次實(shí)驗(yàn)校正，分別在車(chē)身質(zhì)心位置處增加重物、在質(zhì)心左右對(duì)稱(chēng)的位置增加重量的重物以及質(zhì)心前后對(duì)稱(chēng)的位置增加相同重量的重物，然后分別通過(guò)跌落試驗(yàn)和步驟2)和3)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法獲得一組試驗(yàn)測(cè)試的模態(tài)參數(shù)，并比較兩組模態(tài)參數(shù)的誤差； 6)上一步驟比較所得的誤差大于標(biāo)準(zhǔn)，則從步驟4)開(kāi)始重新識(shí)別物理參數(shù)，誤差小于等于標(biāo)準(zhǔn)，則完成參數(shù)識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中四個(gè)輪胎跌落試驗(yàn)是將前后四個(gè)輪胎用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊上推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，第五測(cè)點(diǎn)獲得車(chē)身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，或是將第一測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)加上第二測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)再除以二得到車(chē)身質(zhì)心處振動(dòng)的自由衰減信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中前輪胎或后輪胎跌落試驗(yàn)是將車(chē)輛的兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)上的傳感器能夠獲得振動(dòng)的自由衰減信號(hào)，將第三測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第五測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第三測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)，或?qū)⒌谖鍦y(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)減去第四測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)后再除以第四測(cè)點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的俯仰角加速度的自由衰減信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟2)中左輪胎或右輪胎跌落試驗(yàn)是將車(chē)輛的左側(cè)的輪胎或右側(cè)的輪胎用同一高度的木塊支起，將車(chē)輛從木塊推下，車(chē)輛獲得一個(gè)激勵(lì)，第一測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后再除以第一測(cè)點(diǎn)到第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)，第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)減去第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)后，再除以第一測(cè)點(diǎn)或第五測(cè) 點(diǎn)到第五測(cè)點(diǎn)或第二測(cè)點(diǎn)的距離得到振動(dòng)的側(cè)傾角加速度的自由衰減信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)單自由度車(chē)輛模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，所述基于狀態(tài)變量模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法是利用信號(hào)通道從系統(tǒng)的采集自由衰減數(shù)據(jù)信號(hào)，并構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的傳遞矩陣，通過(guò)對(duì)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，所述質(zhì)量參數(shù)中包括車(chē)身的簧上質(zhì)量、車(chē)身的側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)身的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/ 、前輪的質(zhì)量以及后輪的質(zhì)量I，剛度參數(shù)包括前懸架的垂向剛度后懸架的垂向剛度前輪胎的垂向剛度以及后輪胎的垂向剛度尤,，阻尼參數(shù)包括前懸架的阻尼系數(shù)后懸架的阻尼系數(shù)尺寸參數(shù)包括前軸到質(zhì)心處的距離a、后軸到質(zhì)心處的距離b、前懸架的彈簧到質(zhì)心所在的縱向?qū)ΨQ(chēng)面的距離tf,后懸架的彈簧到質(zhì)心所在的縱向?qū)ΨQ(chēng)面的距離tr，質(zhì)量參數(shù)為M，剛度參數(shù)為K，阻尼參數(shù)為C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，步驟4)中采用2個(gè)半車(chē)模型從得到的模態(tài)參數(shù)中分別識(shí)別物理參數(shù)，分別是通過(guò)前后半車(chē)模型和左右半車(chē)模型，在前后半車(chē)模型中，車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型用以下方程描述
8.利用復(fù)模態(tài)方法計(jì)算得到的狀態(tài)矩陣A為
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于，在左右半車(chē)模型中，車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型用以下方程描述 ，
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于跌落實(shí)驗(yàn)雙-4自由度半車(chē)模型的車(chē)輛參數(shù)識(shí)別方法，包括以下步驟在車(chē)輛上設(shè)置至少6個(gè)測(cè)點(diǎn)；通過(guò)多次跌落試驗(yàn)獲得各測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)；通過(guò)狀態(tài)變量的時(shí)域識(shí)別方法以及獲得的加速度信號(hào)，識(shí)別車(chē)輛的模態(tài)參數(shù)；識(shí)別物理參數(shù)，物理參數(shù)包括質(zhì)量參數(shù)、剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)以及尺寸參數(shù)；對(duì)通過(guò)上述參數(shù)進(jìn)行校正；校正誤差大于標(biāo)準(zhǔn)，則從步驟4)開(kāi)始重新識(shí)別物理參數(shù)，誤差小于等于標(biāo)準(zhǔn)，則完成參數(shù)識(shí)別。通過(guò)上述方式，本發(fā)明試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備無(wú)特殊要求，估算得到精確的物理參數(shù)，通過(guò)估算的物理參數(shù)做的仿真響應(yīng)與測(cè)試得到的響應(yīng)吻合好。
文檔編號(hào)G01M7/08GK103076148SQ20131000069
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者王立夫, 張農(nóng) 申請(qǐng)人:常州萬(wàn)安汽車(chē)部件科技有限公司