专利名称：基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法
技术领域：
本发明涉及汽车参数识别领域，特别是涉及一种基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法。
背景技术：
车辆参数包括模态参数和物理参数。模态参数主要是指固有频率，阻尼比，振型。物理参数有实际的物理意义，其中比较重要的几个参数就是悬架的刚度、阻尼、簧上质量、簧下质量、侧倾旋转惯量、俯仰旋转惯量、轮胎刚度及相关的几何参数等参数。为什么要识别模态参数
三个模态参数都很重要，因为模态参数是识别物理参数的基础，除此之外，模态参数也可以直接用于评价汽车的乘坐舒适性等性能，如果其垂向固有频率和人自身的固有频率很接近，则会严重影响乘坐舒服性。为什么要识别物理参数
物理参数不仅是建立7自由度整车模型的基础，而且对于评价汽车的平顺性、操稳性也十分重要，尤其是在抗侧倾、抗俯仰方面十分重要，侧倾刚度的大小直接决定着汽车抗侧倾的能力。获得模态参数的方法主要有两种，
方法一进行跌落实验，根据采集到的自由衰减图像，认为两个峰值之间的时间即为周期，周期的倒数即为频率；根据利用自由衰减信号，获得对数衰减率，从而获得阻尼比。这种方法是一种十分粗糙的方法，获得的固有频率及阻尼比偏差都很大，很难满足实际的精度要求。方法二 利用四通道系统实验台对汽车进行激励，根据激励及获得的信号，识别汽车的参数。这种方法的缺点就是四通道系统实验台价格十分昂贵，只有很少的大公司、研究院或学校有这种设备，并且单次实验花费也十分昂贵。
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单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，能够通过把汽车模型简化之后，利用跌落实验采集到的数据，利用状态变量法进行模态参数识别，实验可操作性强，单次实验费用较低。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单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤
1)在车辆上设置至少6个测点；
2)通过多个跌落实验获得各测点信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出汽车空载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率分别对应的阻尼比及振型；
3)分别在车身的质心位置增加质量、在车身的质心前后对称的位置增加相同的质量，同时改变俯仰转动惯量及在车身的质心左右对称的位置增加相同的质量，同时改变侧倾转动惯量后分别进行跌落实验，通过状态变量法，识别汽车加载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率对应的阻尼比及振型；
4)利用步骤2)和步骤3)中获得的各模态参数，以及公式
权利要求
1.一种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，包括以下步骤: 1)在车辆上设置至少6个测点； 2)通过多个跌落实验获得各测点信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出汽车空载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率分别对应的阻尼比及振型； 3)分别在车身的质心位置增加质量、在车身的质心前后对称的位置增加相同的质量，同时改变俯仰转动惯量及在车身的质心左右对称的位置增加相同的质量，同时改变侧倾转动惯量后分别进行跌落实验，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别汽车加载的垂向固有频率、俯仰固有频率、侧倾固有频率以及各固有频率对应的阻尼比及振型； 4)利用步骤2)和步骤3)中获得的各模态参数，以及公式
2.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，通过四轮跌落实验获得信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出车辆空载的垂向固有频率，以及其对应阻尼比和振型； 通过前轮胎或后轮胎跌落实验获得信号，通过基于状态变量模态参数时域识别方法，识别出车辆空载的俯仰固有频率，以及其对应的阻尼比和振型； 通过左侧轮胎或右侧轮胎跌落实验获得信号，通过基于状态变量模态参数时域识别法，识别出车辆空载的侧倾固有频率，以及其对应的阻尼比和振型。
3.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，在车身的质心位置增加质量，通过四轮跌落实验获得数据，用基于状态变量模态参数时域识别方法，得到车辆加载的垂向固有频率，以及其对应的阻尼比和振型； 在车身的质心前后对称的位置增加相同的质量，改变俯仰转动惯量，通过前轮跌落实验或后轮跌落实验获得数据，用基于状态变量模态参数时域识别方法，得到车辆加载的俯仰固有频率，以及其对应的阻尼比和振型； 在车身的质心左右对称的位置增加相同的质量，改变侧倾转动惯量，通过左轮跌落实验或右轮跌落实验获得数据，用基于状态变量模态参数时域识别方法，得到车辆加载的侧倾固有频率，以及其对应的阻尼比和振型。
4.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。
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，步骤5)中，循环精度计算的方法为每取一个r得到一组刚度矩阵，利用模态理论计算确定无阻尼固有频率芬，该固有频率到与实际实验的得到的固有频率的偏差，由公式
6.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，步骤6)中利用偏差与要求的精度进行比较和循环计算的方法为由模态理论分析可得，在已知质量矩阵#和刚度矩阵#的情况下，得到固有频率逐，把得到的固有频率两与通过 实验识别出的固有频率按照公式进行偏差判断，其中为加权值，偏差
7.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，步骤I)的各测点的布设方案为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。
全文摘要
本发明公开了一种基于跌落实验单自由度车辆模型的车辆参数识别方法，包括以下步骤在车辆上设置测点；通过多个跌落实验识别出车辆空载的固有频率以及各固有频率分别对应的阻尼比及振型；分别在车身上增加质量进行跌落实验，识别车辆加载的固有频率以及各固有频率对应的阻尼比及振型；计算出车身的垂向刚度、车身簧上质量、俯仰刚度、俯仰转动惯量、侧倾刚度以及侧倾转动惯量；计算出前悬架刚度Ksf和后悬架刚度Ksr；计算出的轮胎刚度与实际刚度结果一致；进行方法精确性验证。通过上述方式，本发明实验设备的要求比较低，实验可操作性强，单次实验费用较低；精度高，计算物理参数的方法比较简单。
文档编号G01M17/007GK103076188SQ20131000086
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