虛擬傳感器在車(chē)輛輪胎壓力測(cè)試中的研究
基于上述理論,利用了狀態(tài)矢量描述車(chē)輛滑移狀態(tài),式中為縱向剛度,為前、后車(chē)輪半徑的差。車(chē)輛左右側(cè)輪胎的數(shù)學(xué)模型為
模型表明精確的車(chē)輪滑移率是驅(qū)動(dòng)力的一次函數(shù)μ加上一個(gè)均值白噪聲,均值白噪聲主要是由于前后車(chē)輪半徑的不同所造成的。
轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)出各個(gè)輪胎上工作轉(zhuǎn)速ω,并從CAN總線(xiàn)上獲得發(fā)動(dòng)機(jī)傳送至各個(gè)輪胎上的轉(zhuǎn)矩M,通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)模型求解,可初步獲得各個(gè)輪胎的滑轉(zhuǎn)率和附著系數(shù)。
4虛擬傳感器測(cè)量車(chē)輛輪胎壓力的算法
目前,國(guó)外對(duì)胎壓檢測(cè)的虛擬傳感器算法進(jìn)行了大量研究與開(kāi)發(fā)工程,其中申請(qǐng)的專(zhuān)利有40多個(gè),大多利用了標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器,主要的方法有:
4.1振動(dòng)分析算法
利用輪胎橡膠在受到路面沖擊時(shí)的彈性特性,對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)速的頻譜進(jìn)行抽樣分析,并去除車(chē)輛其它部分引起振動(dòng)時(shí)所導(dǎo)致的擾動(dòng)。振動(dòng)分析可通過(guò)快速傅里葉變換FFT的檢測(cè)方法完成。
該方法基本的思路是將輪胎看作一個(gè)“彈簧一阻尼”系統(tǒng)。根據(jù)輪胎模型和充氣壓力,最理想的振動(dòng)頻率一般在40-50Hz之間,但也有其他較高或較低的頻率。通過(guò)對(duì)不同輪胎的振動(dòng)進(jìn)行研究和篩選,監(jiān)控其振動(dòng)的頻率,從而得出正常頻率的值,同時(shí)檢測(cè)出非正常值。
不管是基于模型或者是FFT方法,在應(yīng)用振動(dòng)分析之前,都要對(duì)速度的測(cè)量進(jìn)行濾波。運(yùn)用擬合的最小二乘法,得出一個(gè)具.有改善了的干擾比率的速度信號(hào)。補(bǔ)償?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/速度信號(hào)">速度信號(hào)波形清晰地顯示出45Hz左右的一種振動(dòng)模式,如圖3所示。 利用FFT測(cè)量?jī)x和一個(gè)低通過(guò)率的濾波器可以計(jì)算平均周期圖,每次測(cè)試中可自動(dòng)計(jì)算出如圖4所示的峰值。離線(xiàn)后,可以檢測(cè)15%的輪胎壓力降,但是考慮自動(dòng)設(shè)置閾值以及很低的錯(cuò)誤警告率,檢測(cè)30%的輪胎壓力降更為可信。FFT是對(duì)數(shù)據(jù)的成批處理,有一定的滯后時(shí)間。圖4中利用了大量305的測(cè)試數(shù)據(jù)。 采用一個(gè)二次“阻尼一彈簧”模型時(shí),計(jì)算輪胎壓力的相關(guān)參數(shù)值有 基于模型的振動(dòng)分析容易引進(jìn)擬合方法,圖5中所給出的就是利用擬合的最小二乘法得出的振動(dòng)模式。利用這種濾波器,我們可以可靠地在5s之內(nèi)檢測(cè)到30%的壓力降。這種濾波器能以最低1OOHz的頻率處理數(shù)據(jù),計(jì)算量比FFT方法顯著下降。
評(píng)論