[发明专利]一种基于频响特性的整车质量估计方法

说明书

本发明公开一种基于频响特性的整车质量估计方法，适用于车辆匀速行驶过程中整车质量的实时监测。它建立了一个能够表征整车纵向加速度与轮速间频响特性之间关系的表达式，进一步在该公式的基础上实现了整车质量的估计：首先分别采集加速度与轮速信号；然后利用周期图法，得到不同频率下两信号幅值比；最后利用结合递归最小二乘法滤波，得到整车质量估计值。本发明的优点是：仅采用加速度与轮速信号，不需要轮胎纵向力信息，使得该方法应用方便；利用频域信息进行估计，使得该方法具有对轮速噪声与误差不敏感的特性。

技术领域

本发明涉及一种基于频响特性的整车质量估计方法，适用于车辆匀速行驶过程中整车质量的实时监测。

背景技术

汽车公司都希望提供给顾客最好的驾驶或乘坐体验，这主要体现在驱动和转向的操纵性能和垂向振动过程中的乘坐舒适性。为保证在不同工况下体验的一致性，在设计车辆控制算法时，通常需要通过辨识一些参数，实现算法的自适应调节。整车质量作为控制期望输出力与车辆加速度间的惯性连接参数，其估计精度的准确与否影响着车辆的行为。

现有车辆质量估计方法一般面临着两个问题：由于质量与坡度在车辆纵向动力学方程中具有一定的耦合关系，因此若想实现质量的估计，首先要估计出道路坡度；质量估计需要依靠于轮胎的力学信息，该信息可以来源于发动机或者电机转矩，也可来自于制动压力，而这些信息准确性较差且估计方法不一致，应用范围受限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于频响特性的整车质量估计方法，该方法适用于车辆正常行驶(匀速或者小幅加/减速)过程中整车质量的实时监测估计，可在不需要坡度信息，不需要转矩传感器等情况下，仅依靠纵向加速度和轮速信号的处理实现对整车质量的估计。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于频响特性的整车质量估计方法，其特征在于：

首先通过实时获得的车辆轮速信息和加速度信息，建立纵向加速度与轮速间的频响特性关系：

ω为轮速，a_x为车辆质心处纵向加速度，m为整车质量，v_x为质心处纵向速度，λ为拉布拉斯算子，R为车轮滚动半径，τ为时间延迟系数，k_s为轮胎纵向滑移刚度；

然后借助于周期图法求取在不同频率下车辆加速度与轮速之间的幅值比，进而通过最小二乘法拟合得到整车质量，具体实施步骤为：

1)采用式(17)求取幅值比：

式中，Z(ω|a_x)为不同频率下车辆质心处加速度与轮速之间的幅值比，为加速度与轮速的互功率谱密度，为加速度的自功率谱密度；

2)设f_i为频率采样点i的频率值，A_i为频率采样点i的幅值比，以式(16)为基础，令λ＝(-2πf)j，f为频率，推导出幅频函数如下：

A_ω(f)和分别为在频率f时的轮速振幅和车辆质心处纵向加速度振幅；

3)令y_i＝A_i，采用最小二乘法估计：

①使下式的值最小：

N为选取的频率样本数；

②将式(19)对m求导：

③求解上述方程，即可得到整车质量的最佳估计值：