专利名称：基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法
技术领域：
本发明涉及车辆参数识别领域，特别是涉及一种基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法。
背景技术：
对于汽车的动力学特性研究需要建立一个准确的汽车模型，因此确定汽车的物理参数对于其动力学特性的研究起到至关重要的作用。对于汽车模态参数识别可以由频域方法或时域方法得到。在频域方法中需要用到四通道悬架试验台对汽车进行激励，而四通道悬架试验台的设备比较昂贵，一般企业和研究所没有四通道悬架试验台。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，能够估算得到精确的物理参数，试验方法简单，对设备要求低。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤
1)在车辆上设定至少6个测点，第一测点和第二测点分别设于距离车身质心两侧最大距离处，第三测点设于车身的纵向中心线与车身的前轴的交点处，所述第四测点设于车身的纵向中心线的尾部，所述第五测点设于车身质心处，第六测点设于车身上无任何测点的任一位置；
2)在车辆为空载的情况下，通过四个轮胎跌落试验、前或后轮胎跌落试验及左或右轮胎跌落试验获得各测点的加速度信号；
3)在车身质心位置处、在质心左右对称的位置以及质心前后对称的位置增加重物，并分别通过步骤2)中的三种跌落试验获得加速度信号；
4)利用基于状态变量模态参数时域识别方法和步骤2)与步骤3)识别所得的各加速度信号，获得汽车的模态参数，模态参数包括车身的垂向振动频率、俯仰振动频率、侧倾振动频率、以轮胎振动为主的垂向振动、俯仰振动、侧倾振动、消扭振动的频率以及七个模态频率所对应的阻尼比；
5)识别物理参数,物理参数包括质量参数、刚度参数、阻尼参数以及尺寸参数，所述尺寸参数通过测量获得，所述质量参数、刚度参数以及阻尼参数通过七自由度车辆模型进行识别。在本发明一个较佳实施例中，步骤2 )中四个轮胎跌落试验是将前后四个轮胎用同一高度的木块支起，将车辆从木块上推下，车辆获得一个激励，通过测点上的传感器能够获得振动的自由衰减信号，第五测点能够获得车身质心处振动的自由衰减信号，或是将第一测点的加速度响应加上第二测点的加速度响应再除以二得到车身质心处振动的自由衰减信号。
在本发明一个较佳实施例中，步骤2 )中前轮胎或后轮胎跌落试验是将车辆的两个前轮或两个后轮用同一高度的木块支起，将车辆从木块推下，车辆获得一个激励，通过测点上的传感器获得振动的自由衰减信号，将第三测点的加速度响应减去第五测点的加速度响应后再除以第三测点到第五测点的距离得到振动的俯仰角加速度的自由衰减信号，或将第五测点的加速度响应减去第四测点的加速度响应后再除以第四测点到第五测点的距离得到振动的俯仰角加速度的自由衰减信号。在 本发明一个较佳实施例中，步骤2)中左轮胎或右轮胎跌落试验是将车辆的左侧的轮胎或右侧的轮胎用同一高度的木块支起，将车辆从木块推下，车辆获得一个激励，第一测点的加速度信号减去第二测点的加速度信号后再除以第一测点到第二测点的距离得到振动的侧倾角加速度的自由衰减信号，第一测点或第五测点的加速度信号减去第五测点或第二测点的加速度信号后，再除以第一测点或第五测点到第五测点或第二测点的距离得到振动的侧倾角加速度的自由衰减信号。在本发明一个较佳实施例中，步骤5)中通过七自由度车辆模型识别的方法包括以下步骤:
a、将步骤4)识别的固有频率~和阻尼比^作为输入；
b、设定粒子群算法的种群个数为n，在给足的参数范围内随机初始化η组物理参数记为
权利要求
1.一种基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，包括以下步骤: I)在车辆上设定至少6个测点，第一测点和第二测点分别设于距离车身质心两侧最大距离处，第三测点设于车身的纵向中心线与车身的前轴的交点处，所述第四测点设于车身的纵向中心线的尾部，所述第五测点设于车身质心处，第六测点设于车身上无任何测点的任一位置； 2)在车辆为空载的情况下，通过四个轮胎跌落试验、前或后轮胎跌落试验及左或右轮胎跌落试验获得各测点的加速度信号； 3)在车身质心位置处、在质心左右对称的位置以及质心前后对称的位置增加重物，并分别通过步骤2)中的三种跌落试验获得加速度信号； 4)利用基于状态变量模态参数时域识别方法和步骤2)与步骤3)识别所得的各加速度信号，获得汽车的模态参数，模态参数包括车身的垂向振动频率、俯仰振动频率、侧倾振动频率、以轮胎振动为主的垂向振动、俯仰振动、侧倾振动、扭转振动的频率以及七个模态频率所对应的阻尼比； 5)识别物理参数,物理参数包括质量参数、刚度参数、阻尼参数以及尺寸参数，所述尺寸参数通过测量获得，所述质量参数、刚度参数以及阻尼参数通过七自由度车辆模型进行识别。
2.根据权利要求1所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤2)中四个轮胎跌落试验是将前后四个轮胎用同一高度的木块支起，将车辆从木块上推下，车辆获得一个激励，通过测点上的传感器能够获得振动的自由衰减信号，第五测点获得车身质心处振动的自由衰减信号，或是将第一测点的加速度响应加上第二测点的加速度响应再除以二得到车身质心处振动的自由衰减信号。
3.根据权利要求1所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤2)中前轮胎或后轮胎跌落试验是将车辆的两个前轮或两个后轮用同一高度的木块支起，将车辆从木块推下，车辆获得一个激励，通过测点上的传感器能够获得振动的自由衰减信号，将第三测点的加速度响应减去第五测点的加速度响应后再除以第三测点到第五测点的距离得到振动的俯仰角加速度的自由衰减信号，或将第五测点的加速度响应减去第四测点的加速度响应后 再除以第四测点到第五测点的距离得到振动的俯仰角加速度的自由衰减信号。
4.根据权利要求1所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤2)中左轮胎或右轮胎跌落试验是将车辆的左侧的轮胎或右侧的轮胎用同一高度的木块支起，将车辆从木块推下，车辆获得一个激励，第一测点的加速度信号减去第二测点的加速度信号后再除以第一测点到第二测点的距离得到振动的侧倾角加速度的自由衰减信号，第一测点或第五测点的加速度信号减去第五测点或第二测点的加速度信号后，再除以第一测点或第五测点到第五测点或第二测点的距离得到振动的侧倾角加速度的自由衰减信号。
5.根据权利要求1所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤5)中通过七自由度车辆模型识别的方法包括以下步骤: a 、 将步 骤 4 ) 识别 的固有频率和阻尼比Caf作为输入； b、设定粒子群算法的种群个数为n，在给定的参数范围内随机初始化η组物理参数记为JT= CZ1 X1…JrJr,和物理参数变化的增量T = CF1 V2…F1Jr, 表示初始化汽车系统第i组物理参数为物理参数JTi所对应的增量； 利用初始化的汽车系统的《组物理参数，计算空载、只增加车身质量、增加车身质量和侧倾转动惯量及增加车身质量和俯仰转动惯量的情况下的系统模态参数，上述四种情况所对应的系统的无阻尼固有频率和阻尼比分别记为再用公式
6.根据权利要求5所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤c中％表示第J'组物理参数增量的第i个分量,If表示第J'组物理参数的第i个分量为加速常数表示局部最优参数的第i个分量，表示全局最优参数的第i个分量表示一个O到I的随机数。
7.根据权利要求1所述的基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤4)中所述基于状态变量模态参数时域识别方法是利用信号通道从系统的采集自由衰减数据信号，并构建整个系统的传递矩阵，通过对传递矩阵求解特征值，得到系统的固有频率、振型和阻尼比。
全文摘要
本发明公开了一种基于跌落试验七自由度车辆模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤1)在车辆上设定至少6个测点，2)在车辆为空载的情况下进行跌落试验3)在车身质心位置处、在质心左右对称的位置以及质心前后对称的位置增加重物后进行跌落试验获得加速度信号；4)获得汽车的模态参数；5)识别物理参数。通过上述方式，本发明试验方法简单，对设备的要求不高，估算得到高精确的物理参数，通过估算的物理参数做的仿真响应与测试得到的响应吻合好。
文档编号G01M7/02GK103076146SQ20131000080
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者张农, 王立夫, 郑敏毅 申请人:常州万安汽车部件科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
