輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于輪胎動力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，將輪胎側(cè)傾側(cè)偏工況下的回正力矩分解為側(cè)偏側(cè)向力回正力矩、側(cè)傾側(cè)向力回正力矩及側(cè)傾縱向力回正力矩的非線性疊加，通過輪胎力學(xué)特性試驗臺測試得到的輪胎側(cè)傾側(cè)偏回正力矩試驗數(shù)據(jù)，采用曲線擬合技術(shù)辨識得到所建輪胎模型的參數(shù)，該模型具有精度高、參數(shù)物理意義明確、滿足理論邊界條件及預(yù)測能力強的優(yōu)點，可用于高精度的汽車動力學(xué)仿真。
【專利說明】輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎動力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特 性半經(jīng)驗建模方法，通過輪胎力學(xué)特性試驗臺測試得到的輪胎側(cè)傾側(cè)偏試驗數(shù)據(jù)，采用曲 線擬合技術(shù)辨識輪胎模型的參數(shù)，得到輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩模型，用于汽車動力學(xué) 仿真。

【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎是汽車上的重要部件，整車與地面間的作用力都通過輪胎傳遞。輪胎力學(xué)特 性是汽車性能分析與設(shè)計的基礎(chǔ)，并且對汽車的安全性、操作穩(wěn)定性、平順性等性能有著重 要的影響。
[0003] 輪胎模型是建立輪胎運動參數(shù)與輪胎六分力之間的關(guān)系，即輪胎在特定工作條件 下，可實現(xiàn)輪胎的各種運行工況仿真。由于輪胎在行駛過程中的受力非常復(fù)雜，根據(jù)路面性 質(zhì)、車速、垂直載荷、摩擦產(chǎn)生的溫度以及輪胎的形式等因素的變化而不同，因此輪胎模型 的建立一直是國內(nèi)外學(xué)者研宄討論的重點和難點。
[0004] 輪胎模型對車輛動力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展及仿真計算結(jié)果有很大影響，輪胎模型的 精度必須與車輛模型精度相匹配，因此選用精確的輪胎模型是至關(guān)重要的。由于輪胎具有 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和力學(xué)性能的非線性，選擇符合實際又便于使用的輪胎模型是建立虛擬樣車 豐吳型的關(guān)鍵。
[0005] 本發(fā)明專利涉及操穩(wěn)輪胎模型，目前用于操穩(wěn)分析的輪胎模型主要有魔術(shù)公式、 UniTire、Fiala、UA、5. 2. 1模型和TM-easy輪胎模型等。以上輪胎模型在表達(dá)輪胎側(cè)傾側(cè) 偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性時或者采用簡化理論表達(dá)式、或者采用純經(jīng)驗公式，導(dǎo)致模型參數(shù)物 理意義不明確、模型預(yù)測能力不高等問題。本發(fā)明專利是根據(jù)輪胎側(cè)傾側(cè)偏刷子模型分析 得到，采用側(cè)偏側(cè)向力回正力矩、側(cè)傾側(cè)向力回正力矩及側(cè)傾縱向力回正力矩非線性疊加 的方法來表達(dá)輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性，模型中參數(shù)有明確的物理意義，模型精度 高且預(yù)測能力強。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特 性半經(jīng)驗建模方法，將輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)特性的回正力矩分解為側(cè)偏側(cè)向力回正力矩、側(cè) 傾側(cè)向力回正力矩及側(cè)傾縱向力回正力矩的非線性疊加。建立輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩 模型，通過輪胎力學(xué)特性試驗臺測試得到的輪胎側(cè)傾側(cè)偏回正力矩試驗數(shù)據(jù)，采用曲線擬 合技術(shù)辨識得到所建輪胎模型的參數(shù)，用于汽車動力學(xué)仿真。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性分解為側(cè) 偏側(cè)向力回正力矩、側(cè)傾側(cè)向力回正力矩與側(cè)傾縱向力回正力矩的非線性疊加 Mz = Mza+MZYy+MZYX〇
[0008] 1、側(cè)偏側(cè)向力回正力矩模型為：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在于：將輪胎側(cè)傾側(cè)偏工 況下的穩(wěn)態(tài)回正力矩Mz分解為側(cè)偏側(cè)向力回正力矩M za、側(cè)傾側(cè)向力回正力矩Mzyy與側(cè)傾 縱向力回正力矩Mzyx的非線性疊加。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在 于：所述側(cè)偏側(cè)向力回正力矩Mza等于輪胎側(cè)偏側(cè)向力F ya與輪胎側(cè)偏回正力臂乘積， 用有效側(cè)偏角a 6代替輪胎側(cè)偏角a計算輪胎側(cè)偏回正力臂Dx，有效側(cè)偏角a ^在輪胎與 路面之間小滑移及大滑移時都趨近輪胎側(cè)偏角a，正側(cè)傾角且正側(cè)偏角時，有效側(cè)偏角a e 大于輪胎側(cè)偏角a，正側(cè)傾角且負(fù)側(cè)偏角時，有效側(cè)偏角a e的絕對值小于輪胎側(cè)偏角a 的絕對值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在 于：側(cè)傾側(cè)向力回正力矩Mzyy與有效側(cè)偏角a e有關(guān)，a 6為0時Mzyy為0,隨著有效側(cè)偏角 a e絕對值的增大M ZYy先增大后減少到0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在 于：側(cè)傾縱向力回正力矩Mzyx與有效側(cè)偏角a e有關(guān)，a 6為〇時Mzyx最大，隨著有效側(cè)偏 角α ε絕對值的增大M ζγχ減少到0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在 于：所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩Mz模型為：
其中，11111、1]112、1]113、1]114、1]1 15、1]116、1]117、11118為模型待辨識參數(shù)，垂直載荷？ 2、標(biāo)稱載荷？#、輪 胎側(cè)偏角a、輪胎側(cè)傾角γ為模型的輸入量，輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩凡為模型的輸出 量，其余參數(shù)為模型中間變量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法，其特征在 于：具體包括以下步驟： 第一步：將需要建立側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)特性模型的輪胎按測試要求安裝在輪胎力學(xué)特性試 驗臺上，完成輪胎側(cè)傾側(cè)偏工況下穩(wěn)態(tài)力學(xué)特性測試，記錄試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)至少包括輪 胎側(cè)傾角γ、側(cè)偏角a、垂直載荷Fz、輪胎滾動速度Vp側(cè)向力F y及回正力矩Mz，標(biāo)稱載荷 Fztl按0. 8倍的載荷指數(shù)確定，載荷指數(shù)可從輪胎的規(guī)格型號中獲得； 第二步：采用曲線擬合技術(shù)從第一步獲得的輪胎側(cè)傾角、側(cè)偏角、垂直載荷及側(cè)向力試 驗數(shù)據(jù)中辨識得到輪胎側(cè)偏側(cè)向力Fya及有效側(cè)偏角a e，通過有效側(cè)偏角a e計算輪胎側(cè) 偏回正力臂Dx，進而得到側(cè)偏側(cè)向力回正力矩Mza; 第三步：采用曲線擬合技術(shù)從第一步獲得的輪胎側(cè)傾角、側(cè)偏角、垂直載荷及回正力矩 試驗數(shù)據(jù)中辨識得到輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩模型中所有待確定參數(shù)mn、m12、m13、m 14、 m15、m16、m17、m18，建立起該輪胎的側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)回正力矩特性半經(jīng)驗建模方法的步驟，其 特征在于：所述曲線擬合技術(shù)可以采用最小二乘法、遺傳算法等。
【文檔編號】G06F19/00GK104517039SQ201410838055
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】盧蕩, 張海濤, 劉兵 申請人:吉林大學(xué)