多維輪力傳感器及其運動-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，實時的輪力信號為對車輛動態(tài)性能測試和主動安全分析評價起到至關(guān)重要的作用，如路譜采集和臺架模擬再現(xiàn)、輪胎動特性、懸架動態(tài)特性、車輛行駛路面感知等。車輪力傳感器(Wheel Force Transducer，WFT)為實時的輪力測量提供了一種有效的手段，因此研發(fā)和設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的輪力傳感器對于提高中國的車輛檢測技術(shù)水平具有重要意義。本文圍繞多維輪力傳感器，針對傳感器在運動狀態(tài)的測量和解耦等進行

2、了系統(tǒng)性研究。論文主要內(nèi)容如下:
　　1.針對現(xiàn)有WFT在運動場中的測量精度不高問題，從理論上分析了傳感器自身慣性引入的誤差及其耦合機理，提出了進行運動-力解耦研究的思路和方法。在輪輻式WFT的測量和結(jié)構(gòu)解耦原理的基礎(chǔ)上，基于運動場中的牛頓定律建立其慣性力學模型，并利用有限元對慣性耦合進行了仿真和驗證。
　　2.將慣性測量技術(shù)引入輪力測量，設(shè)計實現(xiàn)具有運動感知功能的多維WFT，包含輪力、轉(zhuǎn)角、慣性測量的多傳感器系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)

3、架構(gòu)和總成方法，將設(shè)計分為感知、采集、傳輸和處理等多個環(huán)節(jié)，完成了傳感體的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計、采集和傳輸模塊等硬件電路設(shè)計，給出了運動-力解耦的信息處理方法。
　　3.面向WFT系統(tǒng)的多傳感器初值問題研究。由于實際安裝、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)的初值校準方法

4、。
　　4.兼顧降噪和角加速度預(yù)測的WFT濾波方法研究。考慮實際測量與慣性解耦特征，直接利用陀螺儀輸出估計角加速度將引入嚴重的漂移誤差，本文采用了一種基于Singer-QKF的濾波和估計方法，兼有系統(tǒng)噪聲抑制和實時狀態(tài)估計。
　　5.WFT非線性慣性力耦合回歸問題研究。實際運動場的耦合是動態(tài)且變化的，通過改進連續(xù)加速度加載的標定方式，并利用最小二乘支持向量機進行學習訓練，實現(xiàn)對非線性慣性力的回歸預(yù)測，進一步提高實際運動-力解