含时变轮胎侧偏刚度的车辆质心侧偏角鲁棒估计

陈建锋,吴 强,葛新元,汤传业,叶贻财

(1.江苏大学 汽车工程研究院, 江苏 镇江 212013;2.常州工学院 电气信息工程学院, 江苏 常州 213032)

0 引言

车辆质心侧偏角是车辆主动安全系统高效工作的重要前提[1-2]。由于成本原因,此类信息难以在量产车上直接测得[3]。基于普通车载传感器的软测量方法是一类有效的替代方案[4]。其中,基于运动学模型和动力学模型的软测量方案最具有代表性[5]。

相比较而言,基于动力学模型的软测量方案对传感器信号准确程度的依赖性较弱[6]。但是,其对车辆动力学模型的精度要高,特别是轮胎力信息[7]。在众多轮胎模型中,线性轮胎模型具有结构简单、易于在嵌入式系统上实现等优点。但是,其在非线性区域存在较为严重的失真。有研究人员提出了一种轮胎侧偏刚度自适应变化的模型,利用系统的反馈信息实时对轮胎侧偏刚度进行修正[5,8]。但是,此类方案显著增加了计算量,同时对反馈信号要求较高。另一方面,将基于运动学模型和动力学模型的软测量方案进行融合,可以在一定程度上解决上述轮胎侧偏刚度的表征难题。Cheli[9]和Villano等[10]提出了一类加权融合方案,可以根据车载传感器信号的变化情况有效规避非线性的动力学问题。但是,此类方案结构复杂,且未涉及传感器累积误差的消除。

在车辆质心侧偏角的估计过程中,横摆率和侧向加速度等传感器量测信号必不可少。惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)是提供上述信息的重要传感器。受成本约束,车载的低成本IMU中常存在量测信号与真实信号不匹配现象(即量测突变或信息丢包)[11],进而降低车辆质心侧偏角的估计效果。……