江苏大学孙晓强获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114781048B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210211589.4,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法是由孙晓强;王玉麟;蔡英凤;陈龙设计研发完成,并于2022-03-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法,包括轮胎纵滑侧偏特性实验,进行轮胎纵滑侧偏特性实验、根据实验数据构建轮胎纵滑侧偏力学特性的分段仿射辨识模型、构建车辆动力学分段仿射系统行驶状态估计数学模型和估计车辆行驶状态参数等步骤。有益效果:本发明技术方案通过完成轮胎纵滑侧偏力学特性的分段仿射辨识,基于辨识出来的模型结合轮胎纵向松弛长度构建了智能车辆横向动力学系统状态估计数学模型,并利用自适应容积卡尔曼滤波算法采用最大后验概率估计过程噪声和测量噪声的统计值,有效的提高了估计精度和稳定性,为后续的车辆动力学控制系统参考价值。
本发明授权基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于分段仿射辨识轮胎模型的车辆行驶状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、轮胎纵滑侧偏特性实验,进行轮胎纵滑侧偏特性实验,获得轮胎纵向力和侧向力与轮胎运行参数之间非线性关系的实验数据; 步骤2、构建轮胎纵滑侧偏力学特性的分段仿射辨识模型,根据轮胎纵向力和侧向力与轮胎运行参数之间非线性关系通过分段仿射辨识构建轮胎纵滑侧偏力学特性的分段仿射辨识模型; 步骤3、构建车辆动力学分段仿射系统行驶状态估计数学模型,基于轮胎纵滑侧偏力学特性的分段仿射辨识模型,同时根据车辆纵向运动、横向运动和横摆运动的车辆三自由度模型结合各个轮胎纵向松弛长度,构建车辆动力学分段仿射系统行驶状态估计数学模型; 所述构建车辆动力学分段仿射系统行驶状态估计数学模型的方法如下: 1构建车辆纵向运动、横向运动和横摆运动的车辆三自由度车辆模型的数学表达式如下: 其中Fxij和Fyij分别表示轮胎的纵向力和侧向力,第一个下表i=f或者r代表前轴或者后轴,第二个下标j=l或者r代表左右轮,δ为前轮转角,B为车辆前后轮距,Iz为车辆的转动惯量,lf和lr车辆的前后轴距离,vx、vy和r分别为车辆的纵向速度、横向速度和横摆角速度,ax和ay分别代车辆的纵向加速度和侧向加速度; ax和ay表示为: 其中,m为车身质量; 质心侧偏角和各个车轮的滑移率表示为: 其中,wi、λij和vij为车轮角速度、车轮滑移率和车轮中心点速度,R为车轮半径,下标“fl”,“fr”,“rl”,“rr”代表分别为左前轮,右前轮,左后轮和右后轮; 纵向松弛长度表达式写成: 其中,εxij表示各个车轮的松弛长度,Fxij_M为通过分段仿射轮胎模型计算出来的轮胎力,εxij表示轮胎与路面接触过程中的弹性迟滞; 车轮的松弛长度表示为: 其中,Cfx为在零点处纵向力的纵向刚度,Cx为轮胎侧向刚度; 四个轮胎的纵向力和侧向力表达如下式: 其中,Fxfl_M、Fxfr_M、Fxrl_M和Fxrr_M分别表示根据分段仿射轮胎模型计算出的左前轮轮胎纵向力、右前轮轮胎纵向力、左后轮轮胎纵向力和右后轮轮胎纵向力;Fyfl_M、Fyfr_M、Fyrl_M和Fyrr_M分别表示根据分段仿射轮胎模型计算出的左前轮轮胎横向力、右前轮轮胎横向力、左后轮轮胎横向力和右后轮轮胎横向力;上式Mi、Ni和bi为车辆纵向力在不同仿射子模型上的参数,Mj、Nj和bj为车辆横向力在不同仿射子模型上的参数,M、N和b上标x表示纵向,y表示侧向,1~4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮,α1,α3分别为前轮的侧偏角和后轮的侧偏角,λ1、λ2、λ3、λ4分别为各个车轮的滑移率; 轮胎的前轮的侧偏角和后轮的侧偏角表示为: 车辆系统非线性状态空间表示为: 其中,xt为车辆状态变量,ut为系统输入变量,wt为系统噪声,vt为测量噪声,zt为测量变量,f·为状态转移方程,h·为测量方程; 具体表示如下: 其中,L1-L36为时变参数,根据各个车轮所处仿射子模型区域得到, 具体表示为: 步骤4、估计车辆行驶状态参数,基于构建的车辆动力学分段仿射系统行驶状态估计数学模型,利用自适应容积卡尔曼滤波算法采用最大后验概率准则估计了过程噪声协方差和测量噪声协方差的统计值。
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