[发明专利]一种基于集装箱货车信号采集装置的参数估计方法

说明书

本发明涉及一种基于集装箱货车信号采集装置的参数估计方法，首先考虑集装箱货车载货后集装箱货车质量和质心位置将产生变化。集装箱货车在稳定加速行驶时，基于纵向动力学和车轮动力学模型在低滑移率下的纵向力和垂向力关系和对质心到前轴的位置和质心高度进行解耦，设计了递归最小二乘法和容积卡尔曼滤波相结合的估计框架，从而实现对集装箱货车质量、质心高度和质心到前轴位置估计。本发明基于考虑载荷参数变化下的集装箱货车稳定加速行驶时，基于纵向动力学模型和轮胎动力学模型和低滑移率下的纵向力和垂向力关系和对质心到前轴位置和质心高度解耦，采用估计框架可以有效的估计集装箱货车的质量和质心高度和质心到前轴的位置。

技术领域

本发明属于集装箱货车主动安全控制领域，具体涉及一种基于集装箱货车信号采集装置的参数估计方法。

背景技术

近年来，驾驶员的安全性和车辆的稳定性越来越受到研究人员的重视，因此准确获取车辆在行驶过程中的参数尤为重要，集装箱货车惯性参数是集装箱货车控制算法中的重要参数。集装箱货车在载货之后，质量和质心距前轴的位置和质心高度都将产生变化。这将间接影响集装箱货车轮胎的纵向力、侧向力、侧倾稳定性和操作稳定性。因此要实现主动安全系统有效可靠的控制，就需要实时准确获取货车行驶过程中的货车惯性参数信息。

然而，传统的测量的质心位置都需要在实验台上进行，但对于大型集装箱货车因外廓尺寸和重量等问题很难实现质心位置的计算。尤其在集装箱货车载货之后质心位置更加难以通过实验台进行计算。同时基于实际集装箱货车工程应用视角，如何基于现有集装箱货车加速度计传感器、轮速传感器和CAN总线信息，在线估计集装箱货车载货之后的质心距前轴位置和质心高度是集装箱货车工程应用中的难题。

目前的集装箱货车惯性参数估计研究中，大部分研究主要集中在对货车载货之后对货车的质量和道路坡度进行估计，而对于货车装载货物在运行过程中的货物加载致使集装箱货车的惯性参数改变的研究还很少。由于货物的加载会使得集装箱货车质心距后轴的位置、质心高度也产生改变，将直接影响集装箱货车底盘系统的操作特性、稳定性和控制性能。因此实时获取对集装箱载货行驶时的质心距后轴的位置和质心高度信息就显得极其重要。

本发明的目的提供了一种集装箱货车载货运行时基于纵向动力学和车轮动力学的货车惯性参数信息的三层估计框架结构。第一层结构，首先建立了基于集装箱货车载货行驶时的货车纵向动力学模型，通过不同遗忘因子的双递归最小二乘法来估计集装箱货车的质量和道路坡度，并将第一层结构的质量的估计值传入下一层中作为观测变量，第二层结构，利用集装箱货车稳定运行后的加速过程中轮胎处以低滑移率下垂向力和纵向力的关系式代入并轮胎动力学模型中，采用容积卡尔曼滤波算法来估计集装箱货车的垂向力和纵向力。第三层结构通过车轮纵向力和垂向力对质心到前轴的位置和质心高度进行解耦，并通过基于遗忘因子递归最小二乘法对集装箱货车质心位置和质心高度进行估计，通过三层估计结构，使集装箱货车在稳定加速过程中便能准确估计。因此所提出的三层框架结构具有实时性强、可靠性强和精度高等优点。

发明内容

本发明的技术方案为一种基于集装箱货车信号采集装置的参数估计方法，其特征在于：

所述集装箱货车信号采集装置包括：CAN总线采集装置、CAN总线、微控制器、加速度计传感器和轮速传感器；

所述微控制器与所述CAN总线采集装置通过有线方式连接；

所述的CAN总线采集装置与所述的CAN总线通过有线方式连接；

所述的CAN总线与所述的加速度计传感器和轮速传感器通过有线方式连接

所述的加速度计传感器装在集装箱货车的质心纵轴处，并进行标定；

所述轮速传感器装载至各车轮上，并进行标定；

所述的加速度计传感器用于采集集装箱货车的纵向加速度，将集装箱货车的纵向加速度通过所述的CAN总线采集装置传输至所述的微处理器；