[發(fā)明專利]汽車橫向動力學(xué)的子空間辨識方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610022464.1
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105678000A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管西強(qiáng);巴騰躍;楊維妙;馮鵬鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于子空間辨識的汽車橫向動力 學(xué)建模方法。

背景技術(shù)

汽車動力學(xué)模型辨識包括模型結(jié)構(gòu)的選擇和辨識方法的使用。在模型結(jié)構(gòu)方面，目前， 線性開環(huán)模型結(jié)構(gòu)在一定程度上可用于車輛系統(tǒng)的仿真，但由于該模型結(jié)構(gòu)本身的限制，導(dǎo)致 辨識系統(tǒng)真實(shí)的動態(tài)響應(yīng)較差，很難準(zhǔn)確地反應(yīng)出實(shí)際車輛系統(tǒng)的動態(tài)細(xì)節(jié)。其次，線性車輛 辨識模型的適用前提是車速恒定且側(cè)向加速度小于0.4個重力加速度，這樣的要求對于真實(shí)車 輛系統(tǒng)來說并不實(shí)際。為克服模型結(jié)構(gòu)的上述缺點(diǎn)，還提出了一種基于單軌車輛模型的線性變 參數(shù)結(jié)構(gòu)，在其模型結(jié)構(gòu)中，待辨識車輛系統(tǒng)的系數(shù)都為關(guān)于縱向車速倒數(shù)的多項(xiàng)式函數(shù)，盡 管充分考慮了縱向車速的變化，但遺憾的是輪胎側(cè)偏特性仍然在線性域。另外，在推導(dǎo)該模型 結(jié)構(gòu)的過程中，系統(tǒng)的輸出量必須包含質(zhì)心側(cè)偏角信號，這在實(shí)際的汽車系統(tǒng)中并不容易實(shí)現(xiàn)， 因?yàn)閭?cè)偏角傳感器的價(jià)格較高且測量精度差，一般僅通過估計(jì)手段獲得。

在辨識方法的使用方面，盡管一些智能方法(如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最小二乘支持向量機(jī)) 可以辨識出具有很高精度的模型，但是由于這樣的模型缺乏明確的物理意義，應(yīng)用范圍受到了 限制。集員辨識方法雖然考慮了線性時變參數(shù)的影響，但其僅僅是針對單輸入單輸出系統(tǒng)，對 于具有多輸入多輸出特點(diǎn)的車輛系統(tǒng)而言，辨識效率低。此外，經(jīng)典子空間方法雖然可以有效 地用于有多輸入多輸出系統(tǒng)，但在閉環(huán)條件下估計(jì)的結(jié)果是有偏的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于子空間辨識的汽車橫向動力學(xué)建模 方法，綜合考慮了汽車系統(tǒng)的多輸入多輸出、人-車-路大閉環(huán)以及非線性等特點(diǎn)，能夠快速、 有效地辨識出實(shí)際汽車系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并且對模型進(jìn)行實(shí)時更新，獲得的模型可以準(zhǔn)確地 預(yù)測系統(tǒng)的輸出。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明將輪胎的非線性車輛動力學(xué)模型在當(dāng)前工況點(diǎn)x_t和u_t處通過一階Taylor展開進(jìn) 行線性化，構(gòu)建得到增量形式的非線性汽車橫向動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)，并通過遞推閉環(huán)子空間辨識 方法得到模型結(jié)構(gòu)的車輛系統(tǒng)矩陣的最優(yōu)估計(jì)。

所述的增量形式的非線性汽車橫向動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)為：