多維輪力傳感器及其運(yùn)動(dòng)-力解耦關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、車輪力表征了車輛車輪與地面相互作用的結(jié)果，實(shí)時(shí)的輪力信號(hào)為對(duì)車輛動(dòng)態(tài)性能測(cè)試和主動(dòng)安全分析評(píng)價(jià)起到至關(guān)重要的作用，如路譜采集和臺(tái)架模擬再現(xiàn)、輪胎動(dòng)特性、懸架動(dòng)態(tài)特性、車輛行駛路面感知等。車輪力傳感器(Wheel Force Transducer，WFT)為實(shí)時(shí)的輪力測(cè)量提供了一種有效的手段，因此研發(fā)和設(shè)計(jì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的輪力傳感器對(duì)于提高中國(guó)的車輛檢測(cè)技術(shù)水平具有重要意義。本文圍繞多維輪力傳感器，針對(duì)傳感器在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量和解耦等進(jìn)行

2、了系統(tǒng)性研究。論文主要內(nèi)容如下:
　　1.針對(duì)現(xiàn)有WFT在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的測(cè)量精度不高問(wèn)題，從理論上分析了傳感器自身慣性引入的誤差及其耦合機(jī)理，提出了進(jìn)行運(yùn)動(dòng)-力解耦研究的思路和方法。在輪輻式WFT的測(cè)量和結(jié)構(gòu)解耦原理的基礎(chǔ)上，基于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的牛頓定律建立其慣性力學(xué)模型，并利用有限元對(duì)慣性耦合進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證。
　　2.將慣性測(cè)量技術(shù)引入輪力測(cè)量，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具有運(yùn)動(dòng)感知功能的多維WFT，包含輪力、轉(zhuǎn)角、慣性測(cè)量的多傳感器系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)

3、架構(gòu)和總成方法，將設(shè)計(jì)分為感知、采集、傳輸和處理等多個(gè)環(huán)節(jié)，完成了傳感體的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)、采集和傳輸模塊等硬件電路設(shè)計(jì)，給出了運(yùn)動(dòng)-力解耦的信息處理方法。
　　3.面向WFT系統(tǒng)的多傳感器初值問(wèn)題研究。由于實(shí)際安裝、加工、工藝等原因，傳感器彈性體、編碼器、慣性傳感器與車輪坐標(biāo)系并不完全一致，存在初值誤差而影響解耦精度，因此，本文利用旋轉(zhuǎn)解算的交變信號(hào)特征，設(shè)定特定的工況如水平停車或勻速行駛，研究多傳感器WFT系統(tǒng)的初值校準(zhǔn)方法

4、。
　　4.兼顧降噪和角加速度預(yù)測(cè)的WFT濾波方法研究?？紤]實(shí)際測(cè)量與慣性解耦特征，直接利用陀螺儀輸出估計(jì)角加速度將引入嚴(yán)重的漂移誤差，本文采用了一種基于Singer-QKF的濾波和估計(jì)方法，兼有系統(tǒng)噪聲抑制和實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)。
　　5.WFT非線性慣性力耦合回歸問(wèn)題研究。實(shí)際運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的耦合是動(dòng)態(tài)且變化的，通過(guò)改進(jìn)連續(xù)加速度加載的標(biāo)定方式，并利用最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性慣性力的回歸預(yù)測(cè)，進(jìn)一步提高實(shí)際運(yùn)動(dòng)-力解