CN113761472B - 一种瞬态纯纵滑工况轮胎纵向力分区拟合方法、设备和可读载体介质 - Google Patents

一种瞬态纯纵滑工况轮胎纵向力分区拟合方法、设备和可读载体介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于轿车轮胎力学特性数据处理领域，具体涉及一种针对瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率试验数据进行分区拟合的方法、智能设备和计算机可读载体介质。本发明将滑移率测量范围分为七个区域，对每个区间的纵向力关于滑移率的试验数据进行三次多项式拟合，且约束每个节点处的函数值和一阶导数值相等。通过分区拟合，可将加载段和卸载段的试验数据进行高精度拟合成光滑的曲线，用以计算轮胎特征值、对标分析或用于轮胎模型辨识。具有准确性高、重复性好、效率高的特点。

Description

一种瞬态纯纵滑工况轮胎纵向力分区拟合方法、设备和可读 载体介质
技术领域
本发明属于轿车轮胎力学特性数据处理领域，具体涉及一种针对瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率试验数据进行分区拟合的方法、智能设备和计算机可读载体介质。
背景技术
轮胎力和力矩测试数据主要用于对标分析、品控及动力学建模，是轮胎产品性能研发的重要技术手段。轮胎力和力矩测试方法分为稳态测试法和瞬态测试法，分别用于测评轮胎稳态性能和瞬态性能。
为了消除轮胎不均匀性的影响，采用瞬态测试法试验时通常设置较高的数据采样频率，如60km/h条件下常设置为250Hz以上。因此，这种情况下采用瞬态测试法测得的轮胎纵向力关于滑移率的加载与卸载两部分的试验数据可能达到几千个数据点甚至更多。因此，开发有效的数据处理方法对于轮胎瞬态力学性能的准确计算与评估至关重要。
目前，瞬态试验数据的处理方法主要有多项式、光滑样条或魔术公式的整体拟合。采样多项式对试验数据进行整体拟合的精度较差，光滑样条拟合结果的光滑度和精度易受试验数据影响，魔术公式的拟合结果比前两者好，但是精度仍有待提升。
综上所述，为准确地对瞬态纯纵滑工况的纵向力关于滑移率试验数据进行拟合处理，需开发一种准确性高、重复性好的数据处理方法。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种瞬态纯纵滑工况的轮胎纵向力分区拟合方法，该方法通过分区拟合，可将加载段和卸载段的试验数据进行高精度拟合成光滑的曲线，用以计算轮胎特征值、对标分析或用于轮胎模型辨识，具有准确性高、重复性好、效率高的特点。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种瞬态纯纵滑工况的轮胎纵向力分区拟合方法，该方法包括以下的步骤：
一、准备试验所需的轮胎作为试验胎；
二、将试验胎安装至合适的轮辋上并充气调整至所需的试验气压，根据试验要求进行静置停放合适的时间；
三、将充气停放后的轮胎安装至具有瞬态侧偏测试功能的轮胎六分力试验机上，设置试验所需的轮胎气压、路面速度、垂向载荷、外倾角与滑移率，进行分区测试或者整体扫掠测试；
四、提取瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率的试验数据，并根据垂向载荷的命令值与反馈值，对纵向力数据进行修正；
五、按照以下方式对试验数据进行处理：
1）以滑移率为横坐标X轴，纵向力为纵坐标Y轴，建立直角坐标系；
2）在直角坐标系中绘制纵向力关于滑移率的试验数据散点图；
3）在横坐标中设置连接点；
4）根据所设置的连接点，将纵向力关于滑移率的试验数据散点图进行分区：
5）分别对每个区的纵向力关于滑移率试验数据进行单独的三次多项式拟合，并约束节点处的函数值相等和一阶导数值相等；
六、根据实际需求设置横坐标侧偏角序列；
七、将拟合得到的多项式系数分别回代至对应的三次多项式中，获得拟合后的纵向力关于滑移率的数据结果。
优选，所述步步骤四根据F Xtarget =(F Ztarget /F Zmeasured )*F Xmeasured 对试验数据进行修正，其中F Ztarget 为目标垂向载荷，F Zmeasured 为测得的垂向载荷，F Xmeasured 为测得的纵向力，F Xtarget 为修正后的纵向力。
优选，所述步骤2）如果是采用分区测试，则需对试验数据进行拼接处理。
本发明中步骤4）中的分区可以采用5-10个分区，优选是7个分区；再优选，所述步骤3）连接点依次设为-15、-7、-1.5、1.5、7、15，滑移率测量范围分为七个区域，步骤4）分区方法如下：
4.1）将横坐标SR min 至-15对应的试验数据标记为一区，对应的三次多项式方程记为F x1 =a1 κ 1 3+b1 κ 1 2+c1 κ 1 +d1；
4.2）将横坐标-15至-7对应的试验数据标记为二区，对应的三次多项式方程记为F x2 =a2 κ 2 3+b2 κ 2 2+c2 κ 2 +d2；
4.3）将横坐标-7至-1.5对应的试验数据标记为三区，对应的三次多项式方程记为F x3 =a3 κ 3 3+b3 κ 3 2+c3 κ 3 +d3；
4.4）将横坐标-1.5至+1.5对应的试验数据标记为四区，对应的三次多项式方程记为F x4 =a4 κ 4 3+b4 κ 4 2+c4 κ 4 +d4；
4.5）将横坐标+1.5至+7对应的试验数据标记为五区，对应的三次多项式方程记为F x5 =a5 κ 5 3+b5 κ 5 2+c5 κ 5 +d5；
4.6）将横坐标+7至+15对应的试验数据标记为六区，对应的三次多项式方程记为F x6 =a6 κ 6 3+b6 κ 6 2+c6 κ 6 +d6；
4.7）将横坐标+15至SR max 对应的试验数据标记为七区，对应的三次多项式方程记为F x7 =a7 κ 7 3+b7 κ 7 2+c7 κ 7 +d7。
再优选，所述步骤5）中三次多项式拟合如下：F x1 (-15) = F x2 (-15)且dF x1 (-15) = dF x2 (-15)、F x2 (-7) = F x3 (-7)且dF x2 (-7) = dF x3 (-7)、、F x3 (-1.5) = F x4 (-1.5)且dF x3 (- 1.5) = dF x4 (-1.5)、F x4 (1.5) = F x5 (1.5)且dF x4 (1.5) = dF x5 (1.5)、F x5 (7) = F x6 (7)且dF x5 (7) = dF x6 (7)、F x6 (15) = F x7 (15)且dF x6 (15) = dF x7 (15)。
优选，所述Samin为--25~-40区间，SAmax为25~40区间。
优选，所述步骤六-SAmin~SAmax的步进设为0.1。
进一步，本发明还公开了所述方法或的数据结果用以计算轮胎特征值、对标分析和/或用于轮胎模型辨识。
进一步，本发明还公开了一种智能设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述方法中步骤五至步骤七。
进一步，本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述方法中步骤五至步骤七。
本发明的有益效果
（1）采用本发明的拟合结果准确性高、可重复性好；
（2）本发明的分区拟合方法，各个区间的数据拟合互不干扰；
（3）本发明的数据处理方法效率高。
附图说明
图1为 瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率试验数据处理流程图。
图2为 瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率试验数据分区示意图。
图3、图4为 瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率试验数据处理结果。
具体实施方式
采用本发明对225/60R18半钢子午线轮胎进行瞬态纯纵滑工况的力学特性测量，以下是具体的实施例过程。
1、抽取1条225/60R18规格的半钢子午线轮胎作为试验胎；
2、将试验轮胎安装至6.5J×18的轮辋上并充气调整至250kPa的气压，然后静置于实验室环境（室温为24±3℃）下停放3小时；
3、将充气停放后的试验胎安装至MTS flat-trac CT型号试验机上，设置合适的胎压、路面速度、垂向载荷、侧倾角及侧偏角（SAmin取-15°、SAmax取+15°）对轮胎进行预实验；
4、预实验结束后，根据实际需要采用分区测试或整体扫掠测试，提取瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于侧偏角的试验数据；
5、根据M Z@target =(F Ztarget /F Zmeasured )* M Zmeasured ，对回正力矩数据进行修正，其中M Ztarget 为目标垂向载荷，M Zmeasured 为测得的垂向载荷，M Zmeasured 为测得的回正力矩，M Ztarget 为修正后的回正力矩；
6、按照以下方式对试验数据进行处理：
6.1 对试验数据进行分区，将横坐标的侧偏角值落在-15至-10范围的回正力矩关于侧偏角数据划分为一区，将-10至-7对应的试验数据划分为二区，将-7至-1.5对应的试验数据划分为三区，将-1.5至1.5对应的试验数据划分为四区，将1.5至7对应的试验数据划分为五区，将7至10对应的试验数据划分为六区，将10至15对应的试验数据划分为七区；
6.2 分别对一区至七区的回正力矩关于侧偏角的试验数据进行单独的三次多项式拟合，记y i =ai x i 3+bi x i 2+ci x+di，其中i=1:7；
6.3 拟合过程中须保证：M z1 (-10) = M z2 (-10)且dM z1 (-10) = dM z2 (-10)、M z2 (-7) = M z3 (-7)且dM z2 (-7) = dM z3 (-7)、M z3 (-1.5) = M z4 (-1.5)且dM z3 (-1.5) = dM z4 (-1.5)、M z4 (1.5) = M z5 (1.5)且dM z4 (1.5) = dM z5 (1.5)、M z5 (7) = M z6 (7)且dM z5 (7) = dM z6 (7)、M z6 (10) = M z7 (10)且dM z6 (10) = dM z7 (10)；
6.4 拟合得到7组三次多项式的系数值，即ai、bi、ci、di（i=1:7）；
6.5 设置侧偏角序列为-15:0.1:15，即步长为0.1°；
6.6 将得到的7组三次多项式系数分别回代至对应的三次多项式中，获得回正力矩关于侧偏角的曲线数据结果。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种瞬态纯纵滑工况的轮胎纵向力分区拟合方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
一、准备试验所需的轮胎作为试验胎；
二、将试验胎安装至合适的轮辋上并充气调整至所需的试验气压，根据试验要求进行静置停放合适的时间；
三、将充气停放后的轮胎安装至具有瞬态侧偏测试功能的轮胎六分力试验机上，设置试验所需的轮胎气压、路面速度、垂向载荷、外倾角与滑移率，进行分区测试或者整体扫掠测试；
四、提取瞬态纯纵滑工况下的轮胎纵向力关于滑移率的试验数据，并根据垂向载荷的命令值与反馈值，对纵向力数据进行修正；
五、按照以下方式对试验数据进行处理：
1）以滑移率为横坐标X轴，纵向力为纵坐标Y轴，建立直角坐标系；
2）在直角坐标系中绘制纵向力关于滑移率的试验数据散点图；
3）在横坐标中设置连接点；
4）根据所设置的连接点，将纵向力关于滑移率的试验数据散点图进行分区：
5）分别对每个区的纵向力关于滑移率试验数据进行单独的三次多项式拟合，并约束节点处的函数值相等和一阶导数值相等；
六、根据实际需求设置横坐标侧偏角序列；
七、将拟合得到的多项式系数分别回代至对应的三次多项式中，获得拟合后的纵向力关于滑移率的数据结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四根据F Xtarget =(F Ztarget /F Zmeasured )×F Xmeasured 对试验数据进行修正，其中F Ztarget 为目标垂向载荷，F Zmeasured 为测得的垂向载荷，F Xmeasured 为测得的纵向力，F Xtarget 为修正后的纵向力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）如果是采用分区测试，则需对试验数据进行拼接处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）连接点依次设为-15、-7、-1.5、1.5、7、15，滑移率测量范围分为七个区域，步骤4）分区方法如下：
4.1）将横坐标SR min 至-15对应的试验数据标记为一区，对应的三次多项式方程记为F x1 =a1 κ 1 3+b1 κ 1 2+c1 κ 1 +d1；
4.2）将横坐标-15至-7对应的试验数据标记为二区，对应的三次多项式方程记为F x2 =a2 κ 2 3+b2 κ 2 2+c2 κ 2 +d2；
4.3）将横坐标-7至-1.5对应的试验数据标记为三区，对应的三次多项式方程记为F x3 =a3 κ 3 3+b3 κ 3 2+c3 κ 3 +d3；
4.4）将横坐标-1.5至+1.5对应的试验数据标记为四区，对应的三次多项式方程记为F x4 =a4 κ 4 3+b4 κ 4 2+c4 κ 4 +d4；
4.5）将横坐标+1.5至+7对应的试验数据标记为五区，对应的三次多项式方程记为F x5 =a5 κ 5 3+b5 κ 5 2+c5 κ 5 +d5；
4.6）将横坐标+7至+15对应的试验数据标记为六区，对应的三次多项式方程记为F x6 =a6 κ 6 3+b6 κ 6 2+c6 κ 6 +d6；
4.7）将横坐标+15至SR max 对应的试验数据标记为七区，对应的三次多项式方程记为F x7 =a7 κ 7 3+b7 κ 7 2+c7 κ 7 +d7。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤5）中三次多项式拟合如下：F x1 (-15) = F x2 (-15)且dF x1 (-15) = dF x2 (-15)、F x2 (-7) = F x3 (-7)且dF x2 (-7) = dF x3 (-7)、F x3 (-1.5) = F x4 (-1.5)且dF x3 (-1.5) = dF x4 (-1.5)、F x4 (1.5) = F x5 (1.5)且dF x4 (1.5) = dF x5 (1.5)、F x5 (7) = F x6 (7)且dF x5 (7) = dF x6 (7)、F x6 (15) = F x7 (15)且dF x6 (15) = dF x7 (15)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，Samin为--25~-40区间，SAmax为25~40区间。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤六-SR min ~SR max 的步进设为0.1。
8.权利要求1-7任意一项权利要求所述方法的数据结果用以计算轮胎特征值、对标分析和/或用于轮胎模型辨识。
9.一种智能设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-7任意一项权利要求所述方法中步骤五至步骤七。
10.一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，其特征在于，所述计算机可读载体介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项权利要求所述方法中步骤五至步骤七。
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