专利名称：基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法
技术领域：
本发明涉及汽车参数识别领域，特别是涉及一种基于跌落实验双-4自由度半车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实验双-4自由度半车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实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤
1)在车辆上设置至少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)通过多次跌落试验获得各测点的加速度信号，包括四个轮胎跌落试验、前或后轮胎跌落试验及左或右轮胎跌落试验，上述跌落试验均通过一支撑物将轮胎支起，然后将车辆从支撑物上推下，各种加速度信号是在车辆被推下后从各测点获得；
3)通过状态变量的时域识别方法以及获得的加速度信号，识别车辆的模态参数，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上述七个模态频率所对应的阻尼比；
4)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多个半车模型进行识别；
5)对通过上述步骤获得的质量参数、刚度参数以及阻尼参数进行校正，至少通过3次实验校正，分别在车身质心位置处增加重物、在质心左右对称的位置增加重量的重物以及质心前后对称的位置增加相同重量的重物，然后分别通过跌落试验和步骤2)和3)的模态参数识别方法获得一组试验测试的模态参数，并比较两组模态参数的误差；
6)上一步骤比较所得的误差大于标准，则从步骤4)开始重新识别物理参数，误差小于等于标准，则完成参数识别。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，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。在本发明一个较佳实施例中，所述质量参数中包括车身的簧上质量、车身的侧倾转动惯量Jxx、车身的俯仰转动惯量Jy、前轮的质量以及后轮的质量i^，刚度参数包括前悬架的垂向刚度后悬架的垂向刚度前轮胎的垂向刚度以及后轮胎的垂向刚度阻尼参数包括前悬架的阻尼系数后悬架的阻尼系数尺寸参数包括前轴到质心处的距离a、后轴到质心处的距 离b、前悬架的弹簧到质心所在的纵向对称面的距离后悬架的弹簧到质心所在的纵向对称面的距离tr，质量参数为M，刚度参数为K，阻尼参数为C0在本发明一个较佳实施例中，步骤4 )中采用2个半车模型进行从模态参数中识别物理参数，分别是前后半车模型和左右半车模型，在前后半车模型中，车辆的动力学模型用以下方程描述
权利要求
1.一种基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在车辆上设置至少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)通过多次跌落试验获得各测点的加速度信号，包括四个轮胎跌落试验、前或后轮胎跌落试验及左或右轮胎跌落试验，上述跌落试验均通过一支撑物将轮胎支起，然后将车辆从支撑物上推下，各种加速度信号是在车辆被推下后从各测点获得； 3)通过状态变量的时域识别方法以及获得的加速度信号，识别车辆的模态参数，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上述七个模态频率所对应的阻尼比； 4)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多个半车模型进行识别； 5)对通过上述步骤获得的质量参数、刚度参数以及阻尼参数进行校正，至少通过3次实验校正，分别在车身质心位置处增加重物、在质心左右对称的位置增加重量的重物以及质心前后对称的位置增加相同重量的重物，然后分别通过跌落试验和步骤2)和3)的模态参数识别方法获得一组试验测试的模态参数，并比较两组模态参数的误差； 6)上一步骤比较所得的误差大于标准，则从步骤4)开始重新识别物理参数，误差小于等于标准，则完成参数识别。
2.根据权利要求1所述的基于跌落实验双-4自由度半车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所述的基于跌落实验双-4自由度半车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所述的基于跌落实验双-4自由度半车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所述的基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，其特征在于，所述质量参数中包括车身的簧上质量、车身的侧倾转动惯量、车身的俯仰转动惯量/ 、前轮的质量以及后轮的质量I，刚度参数包括前悬架的垂向刚度后悬架的垂向刚度前轮胎的垂向刚度以及后轮胎的垂向刚度尤,，阻尼参数包括前悬架的阻尼系数后悬架的阻尼系数尺寸参数包括前轴到质心处的距离a、后轴到质心处的距离b、前悬架的弹簧到质心所在的纵向对称面的距离tf,后悬架的弹簧到质心所在的纵向对称面的距离tr，质量参数为M，刚度参数为K，阻尼参数为C。
7.根据权利要求6所述的基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，其特征在于，步骤4)中采用2个半车模型从得到的模态参数中分别识别物理参数，分别是通过前后半车模型和左右半车模型，在前后半车模型中，车辆的动力学模型用以下方程描述
8.利用复模态方法计算得到的状态矩阵A为
9.根据权利要求6所述的基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，其特征在于，在左右半车模型中，车辆的动力学模型用以下方程描述 ，
全文摘要
本发明公开了一种基于跌落实验双-4自由度半车模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤在车辆上设置至少6个测点；通过多次跌落试验获得各测点的加速度信号；通过状态变量的时域识别方法以及获得的加速度信号，识别车辆的模态参数；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；对通过上述参数进行校正；校正误差大于标准，则从步骤4)开始重新识别物理参数，误差小于等于标准，则完成参数识别。通过上述方式，本发明试验方法简单，对试验设备无特殊要求，估算得到精确的物理参数，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G01M7/08GK103076148SQ20131000069
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
发明者王立夫, 张农 申请人:常州万安汽车部件科技有限公司