CN109591827B - 一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法，在汽车上设置陀螺仪、前轮转角传感器和轮速传感器，首先将汽车的后轮轮速乘以汽车车轮的滚动半径得到汽车的纵向速度；然后通过卡尔曼滤波估计得到汽车的侧向速度；接着根据汽车的纵向速度、侧向速度、前轮转角和横摆角速度计算汽车的前侧向轮胎力、后侧向轮胎力；最后根据汽车的前侧向轮胎力、后侧向轮胎力、侧向加速度通过质量最小二乘辨识算法得到汽车的车辆质量。本发明结构简单，使用方便，能够通过参数辨识得到汽车的实时质量，降低了经济成本。

Description

一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法

技术领域

本发明涉及汽车电子控制领域，尤其涉及一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法。

背景技术

汽车质量直接关系到轮胎垂向力，影响横向和纵向轮胎力。因此，准确识别车辆质量能大大提高主动安全系统例如防抱死制动系统、汽车稳定性控制系统以及避撞系统的可靠性。在各种情况下，实时识别质量和真实值的差值直接反映了汽车控制的精度和性能，如果能够获得车辆的实时车重，再结合这些控制方法，车辆的燃料消耗量会到达最小，能有效提高能源利用效率。

专利CN 102486400A中只考虑了车辆的纵向动力学，而忽略了侧向运动的影响，该方法具有一定的局限性；专利CN 103630298A中能够实时辨识质量及车身的质心位置，但是该方法需要较多的传感器，且结构复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法，包含以下步骤：

步骤1)，在汽车上设置陀螺仪、前轮转角传感器和轮速传感器，其中，陀螺仪用于测得汽车的横摆角速度r和侧向加速度a_y；前轮转角传感器用于测得汽车的前轮转角δ；轮速传感器用于测得汽车的后轮轮速ω；

步骤2)，将汽车的后轮轮速ω乘以汽车车轮的滚动半径R得到汽车的纵向速度v_x，即 v_x＝ωR；

步骤3)，通过卡尔曼滤波估计得到汽车的侧向速度v_y，其状态方程为：

观测方程为：

式中，[v_y r]^T为状态向量，前轮转角δ为输入量，[a_y r]为观测向量；C_αf、C_αr分别为汽车前轮、后轮的侧偏刚度，a、b分别为汽车前轴、后轴到汽车质心的距离，m为上一时刻估计得到的车辆质量，I_z为汽车绕z轴的转动惯量；

步骤4)，根据汽车的纵向速度v_x、侧向速度v_y、前轮转角δ和横摆角速度r计算汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr；

步骤5)，根据汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr、侧向加速度a_y通过质量最小二乘辨识算法得到汽车的车辆质量m，并作为下一时刻侧向速度估计算法的已知量，其辨识模型为：F＝Ma_y，其中F＝[F_yf F_yr]^T，M＝[m₁ m₂]^T，则

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.结构简单，使用方便；

2.能够通过参数辨识得到汽车的实时质量。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。实施例如下：

本发明公开了一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法，包含以下步骤：

步骤1)，在汽车上设置陀螺仪、前轮转角传感器和轮速传感器，其中，陀螺仪用于测得汽车的横摆角速度r和侧向加速度a_y；前轮转角传感器用于测得汽车的前轮转角δ；轮速传感器用于测得汽车的后轮轮速ω；

步骤2)，将汽车的后轮轮速ω乘以汽车车轮的滚动半径R得到汽车的纵向速度v_x，即 v_x＝ωR；

步骤3)，通过卡尔曼滤波估计得到汽车的侧向速度v_y，其状态方程为：

观测方程为：

式中，[v_y r]^T为状态向量，前轮转角δ为输入量，[a_y r]为观测向量；C_αf、C_αr分别为汽车前轮、后轮的侧偏刚度，a、b分别为汽车前轴、后轴到汽车质心的距离，m为上一时刻估计得到的车辆质量，I_z为汽车绕z轴的转动惯量；

步骤4)，根据汽车的纵向速度v_x、侧向速度v_y、前轮转角δ和横摆角速度r计算汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr；

步骤5)，根据汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr、侧向加速度a_y通过质量最小二乘辨识算法得到汽车的车辆质量m，并作为下一时刻侧向速度估计算法的已知量，其辨识模型为：F＝Ma_y，其中F＝[F_yf F_yr]^T，M＝[m₁ m₂]^T，则

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于侧向速度估计的汽车质量辨识方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，在汽车上设置陀螺仪、前轮转角传感器和轮速传感器，其中，陀螺仪用于测得汽车的横摆角速度r和侧向加速度a_y；前轮转角传感器用于测得汽车的前轮转向角δ；轮速传感器用于测得汽车的后轮轮速ω；

步骤2)，将汽车的后轮轮速ω乘以汽车车轮的滚动半径R得到汽车的纵向速度v_x，即v_x＝ωR；

步骤3)，通过卡尔曼滤波估计得到汽车的侧向速度v_y，其状态方程为：

观测方程为：

式中，[v_y r]^T为状态向量，前轮转向角δ为输入量，[a_y r]为观测向量；C_αf、C_αr分别为汽车前轮、后轮的侧偏刚度，a、b分别为汽车前轴、后轴到汽车质心的距离，m为上一时刻估计得到的车辆质量，I_z为汽车绕z轴的转动惯量；

步骤4)，根据汽车的纵向速度v_x、侧向速度v_y、前轮转向角δ和横摆角速度r计算汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr；

步骤5)，根据汽车的前侧向轮胎力F_yf、后侧向轮胎力F_yr、侧向加速度a_y通过质量最小二乘辨识算法得到汽车的车辆质量m，并作为下一时刻侧向速度估计算法的已知量，其辨识模型为：F＝Ma_y，其中F＝[F_yf F_yr]^T，M＝[m₁ m₂]^T，则