CN110598234A - 车辆动力学模型参数校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆动力学模型参数校准方法，包括以下步骤：（1）第一轮校准：车辆动力学模型具有五个模块，分别为换挡策略模块、挡位模块、传动模块、底盘模块和发动机模块，将五个模块的设计参数分别写入到车辆动力学模型的对应模块中；（2）第二轮校准：使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准。本发明能够提高车辆动力学模型的精度。

Description

车辆动力学模型参数校准方法

技术领域

本发明属于提升车辆动力学模型仿真精度技术领域，具体涉及一种车辆动力学模型参数校准方法。

背景技术

高级驾驶辅助系统（ADAS）仿真被广泛运用到自适应巡航系统、车道保持系统、自动泊车系统、刹车辅助系统和倒车辅助系统等。目前，一般采用简单的车辆动力学模型来进行ADAS的简单验证。如图1所示，简单的车辆动力学模型包含5个基本部分，分别为换挡策略模块、挡位模块、传动模块、底盘模块和发动机模块。随着ADAS仿真需求越来越多，对仿真的要求越来越高，对应的车辆动力学模型的精度也需要与实车真实动力学响应相匹配。

采用简单的车辆动力学模型能够对ADAS算法进行功能测试，但是，简单的车辆动力学模型存在以下缺点：

（1）车辆动力学模型与实车车辆模型有差异，针对相同输入，简单车辆动力模型的响应与实车的响应有一定差异。比如相同的扭矩请求，输出的加速度与实车有20%以上差距。直接导致仿真测试结果与实车的测试结果不一致。

（2）因简单车辆动力学模型的输出无范围限制，故无法进行趋势性预测仿真。趋势性预测仿真为选定输入变量，比如方向盘的转向角度，不断改变方向盘转角值，单向增大或者减小该值，得到车辆在仿真过程中的转向趋势。该类仿真主要针对实车特定极限工况进行设计，简单动力学模型无法完成该类工况覆盖。

因此，有必要开发一种车辆动力学模型参数校准方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆动力学模型参数校准方法，能提高车辆动力学模型的精度。

本发明所述的车辆动力学模型参数校准方法，包括以下步骤：

（1）第一轮校准：

车辆动力学模型具有五个模块，分别为换挡策略模块、挡位模块、传动模块、底盘模块和发动机模块，将五个模块的设计参数分别写入到车辆动力学模型的对应模块中；

（2）第二轮校准：

使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准。

进一步，将五个模块的设计参数分别写入到车辆动力学模型的对应模块中，具体为：

将实车换挡策略、升挡延时参数和降挡延时参数写入到换挡策略模块，所述实车换挡策略包括升挡曲线和降挡曲线；

将实车挡位属性写入到挡位模块，所述实车挡位属性包括所有挡位、比率和惯量参数；

将实车的主减速比和每级传动比参数写入到传动模块；

将发动机MAP图写入到发动机模块；

将簧下质量、左旋转惯量、右旋转惯量、轮间距、轮外倾角、轮内倾角、转向比、KC曲线和轮胎系数参数写入到底盘模块。

进一步，使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准，具体为：

所述实车场地测试数据为实车测试的数据，其包括输入数据和输出数据；

将实车场地测试数据中的输入数据输入到车辆动力学模型中，运行车辆动力学模型，在车辆动力学模型的运行过程中，对车辆动力学模型的输出数据进行采集；

将采集的车辆动力学模型的输出数据与实车场地测试数据中的输出数据进行对比，若车辆动力学模型的输出数据满足设定的精度，则固化车辆动力学模型的参数，若车辆动力学模型输出的数据不满足设定的精度，则修改车辆动力学模型的参数，重新运行车辆动力学模型，重复结果比对，直到车辆动力学模型的所有指标都满足精度要求，固化车辆动力学模型的所有参数。

本发明具有以下优点：校准后的车辆动力学模型参与ADAS测试时，相同场景产生相同输入（输入的稳定性），由于两轮校准后的车辆动力学模型满足ADAS精度要求，对动力学模型输出结果进行判定时满足合理值范围。在进行趋势性预测仿真时，经过两轮校准后的车辆动力学模型将在精度范围内输出趋势性预测仿真结果。

附图说明

图1为简单的车辆动力学模型的示意图；

图2 为实车试验数据校准的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种车辆动力学模型参数校准方法，包括以下步骤：

（1）第一轮校准：

车辆动力学模型具有五个模块，分别为换挡策略模块、挡位模块、传动模块、底盘模块和发动机模块，将五个模块的设计参数（即实车使用的参数数据）分别写入到车辆动力学模型的对应模块中；具体为：

将实车换挡策略、升挡延时参数和降挡延时参数写入到换挡策略模块，所述实车换挡策略包括升挡曲线和降挡曲线；以6个前进挡位为例，升挡曲线包括1挡-2挡，2挡-3挡，3挡-4挡，4挡-5挡，5挡-6挡，降挡曲线包括 6挡-5挡，5挡-4挡，4挡-3挡，3挡-2挡，2挡-1挡。

将实车挡位属性写入到挡位模块，所述实车挡位属性包括所有挡位、比率和惯量参数。

将实车的主减速比和每级传动比参数写入到传动模块。

将发动机MAP图写入到发动机模块。

将簧下质量、左旋转惯量、右旋转惯量、轮间距、轮外倾角、轮内倾角、转向比、KC曲线和轮胎系数参数写入到底盘模块。

配置后的车辆动力学模型能够完成基本的车辆启动、加速、减速、停止、跟车、转向、停止一段时间后重新起步。发动机转速输出、发动机扭矩输出、发动机功率输出、挡位输出、转向角度、刹车制动力、车辆侧偏角输出、车辆横摆角输出、车辆俯仰角输出，加速度、减速度符合基本逻辑。

（2）第二轮校准：

使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准，具体为：

所述实车场地测试数据为实车测试的数据，其包括输入数据和输出数据；

将实车场地测试数据中的输入数据输入到车辆动力学模型中，运行车辆动力学模型，在车辆动力学模型的运行过程中，对车辆动力学模型的输出数据进行采集；

将采集的车辆动力学模型的输出数据与实车场地测试数据中的输出数据进行对比，若车辆动力学模型的输出数据满足设定的精度，则固化车辆动力学模型的参数，若车辆动力学模型输出的数据不满足设定的精度，则修改车辆动力学模型的参数，重新运行车辆动力学模型，重复结果比对，直到车辆动力学模型的所有指标都满足精度要求，固化车辆动力学模型的所有参数。

本实施例中，实车场地测试数据为采用真实车辆进行测试所得到的数据，具体包括：

首先，根据需要校准的参数设计实车场地测试场景。该实车场地测试场景包含直道加减速、不同加速度、不同减速度、不同的刹车距离、不同转弯半径等基本测试场景。

在实车场地测试场景设计完成后、实车测试前，需要在测试车辆安装数据采集设备。采集设备包括CAN总线采集工具CANoe和数据存储媒介。数据采集设备安装就位后，测试人员进行实车测试，利用数据采集设备进行实车数据采集，采集的数据按照实车总线的结构进行存储。数据采集设备能够对实车数据进行采集和存储。测试人员需要按照场景进行实车测试并采集实车测试时产生的所有数据。

实车测试完成后，以列表的形式将采集的数据全部导出。在导出的列表中进行数据的筛选。该列表包含输入数据与输出数据，比如：速度、加速度、油门开度、发动机转速、输出扭矩、挡位、停车距离、响应时间和换挡时延等。根据不同校准参数的需要，筛选与需要校准参数相关的数据列表，重新生成校准子列表，包含输入参数与输出参数。以校准停车距离参数为例，校准子列表输入参数为：车速、加速度、扭矩、制动力和转向角度；输出参数为刹车介入到车辆停止时距离。将筛选后的实车场地测试数据送入到车辆动力学模型对应的接口，比如：车速参数对应动力学模型的速度接口、加速度参数对应动力学模型的加速度接口，以此类推。

采用实车场地测试数据作为车辆动力学模型的数据输入，针对不能提供的实车参数（比如：旋转惯量和轮胎系数），需要采用替代值，该替代值为该参数在设计范围内的任意值。运行车辆动力学模型。车辆动力学模型运行过程中，对车辆动力学模型的输出数据进行采集，采集数据与实车筛选列表中的输出数据相同。针对车辆动力学模型不能输出的参数，将车辆动力学模型配置为输出该参数的默认值，利用该默认值与实车场地测试数据中的输出数据进行对比。

由于实车与简单的车辆动力学模型之间有一定的差异，针对相同的参数，两者的测试结果不可能完全相同，需要设置一定的精度。该精度的设置是根据车辆动力学模型的仿真需求而定，比如：稳态精度为实车的95%。如果车辆动力学模型输出的数据满足设定的精度，则固化相关参数。如果车辆动力学模型输出的数据不满足设定的精度，则修改相关参数，重新运行整个车辆动力学模型，重复对比结果，直到所有的指标都满足精度要求，固化所有参数。

最后，完成整个实车试验数据校准流程后，会输出满足精度需求的车辆动力学模型参数，即完成了车辆动力学模型的参数校准。

利用本车辆动力学模型在进行趋势性预测仿真时，经过两轮校准后的车辆动力学模型将在精度范围内输出趋势性预测仿真结果，即校准后的车辆动力学模型能够用于进行趋势性预测仿真。

Claims (3)

1.一种车辆动力学模型参数校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）第一轮校准：

车辆动力学模型具有五个模块，分别为换挡策略模块、挡位模块、传动模块、底盘模块和发动机模块，将五个模块的设计参数分别写入到车辆动力学模型的对应模块中；

（2）第二轮校准：

使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准。

2.根据权利要求1所述的车辆动力学模型参数校准方法，其特征在于：将五个模块的设计参数分别写入到车辆动力学模型的对应模块中，具体为：

将实车换挡策略、升挡延时参数和降挡延时参数写入到换挡策略模块，所述实车换挡策略包括升挡曲线和降挡曲线；

将实车挡位属性写入到挡位模块，所述实车挡位属性包括所有挡位、比率和惯量参数；

将实车的主减速比和每级传动比参数写入到传动模块；

将发动机MAP图写入到发动机模块；

将簧下质量、左旋转惯量、右旋转惯量、轮间距、轮外倾角、轮内倾角、转向比、KC曲线和轮胎系数参数写入到底盘模块。

3.根据权利要求1或2所述的车辆动力学模型参数校准方法，其特征在于：使用实车场地测试数据对第一轮校准后的车辆动力学模型进行第二轮校准，具体为：

所述实车场地测试数据为实车测试的数据，其包括输入数据和输出数据；

将实车场地测试数据中的输入数据输入到车辆动力学模型中，运行车辆动力学模型，在车辆动力学模型的运行过程中，对车辆动力学模型的输出数据进行采集；

将采集的车辆动力学模型的输出数据与实车场地测试数据中的输出数据进行对比，若车辆动力学模型的输出数据满足设定的精度，则固化车辆动力学模型的参数，若车辆动力学模型输出的数据不满足设定的精度，则修改车辆动力学模型的参数，重新运行车辆动力学模型，重复结果比对，直到车辆动力学模型的所有指标都满足精度要求，固化车辆动力学模型的所有参数。