汽车操纵稳定性道路试验测试方法研究

汽车操纵稳定性道路试验测试方法研究汽车道路试验是在规则路面输入和典型驾驶输入下对汽车的动力性、制动性、主动安全性和操作稳定性等性能的不解体实车进行测试。汽车道路试验检测技术是推动汽车技术进步的一种极为重要的力法，也是保证产品性能、提高产品质量和市场竞争力的重要手段，随着汽车工业的发展其作用和地位不断提高。因此，如何通过有效的试验方法和检测系统来检测、评价汽车的性能具有重要的意义。目前，关于汽车道路试验的研究主要可分为两个方向：一是根据汽车道路试验的特点，在提高道路试验的可靠性、测试方法、测试精度等方面做文章，因此催生出了一大批相关的新型传感器和测试方法。二是道路模拟试验技术的发展，在实验室进行道路模拟试验，可以排除气候等因素的影响，大大地缩短试验周期和节约资金，并且试验的可控性好，试验结果的重复性强、精度高，便于对比，可以提高汽车测试效率，具有重要的工程应用价值。本文着重对前者的技术发展状况做一个梳理。位移、轨迹、速度、加速度和平面运动角速度等是汽车运动性能的主要描述参数，汽车的各种动力性能试验、制动性能试验和操纵稳定性能试验主要是通过对以上参数的时问特性进行测量和分析，以达到性能评价的目的。由于汽车道路试验涉及的内容比较多，这里主要以操纵稳定性为例，结合汽车稳定性控制系统(vehiclestabilitycontrolsystem，简称VSC)对汽车位置姿态测量技术、车轮力测量技术和为解决客观评价引入的汽车道路试验转向机器人技术的国内外研究进展进行阐述。汽车道路试验特点及测试系统架构汽车道路试验测试系统为车载,而试验法规要求对汽车进行充分激励才能完成有效测试,故对测试系统的可靠性要求很高。传感器等的安装不能要求改变原车的结构,对传感器的安装位置、体积、质量等提出了更高的要求。另外,汽车信号属于低频信号(通常在25Hz以下),且由于是短时测量,大多数变量对采样频率、测量精度等要求不高,但各信号采样需有较好的同步性。基于以上特点构建的汽车道路试验测试系统是汽车道路试验的基础,图1所示是汽车道路试验系统的原理图,主要由传感、数据采集、数据记录和分析3部分组成。根据可靠性和具体的测试方法,这3部分或集成在一起,或部分集成。具有CAN节点的车载测试传感器,集成CA节点和数据存储、LCD过程显示等功能的数据采与处理装置是汽车道路试验测试系统的发展方向。过程监控/数据记录/离线分析传感器数据采集器过程监控/数据记录/离线分析传感器数据采集器图1车身运动姿态和质心轨迹的测量长期以来由于缺乏有效的测试技术手段，汽车做曲线运动的速度难以准确测取，汽车质心动态轨迹无法精密测定，以至涉及汽车安全的汽车制动方向稳定性能和高速操纵稳定性试验条件控制困难、测试结果不能全面反映汽车的动态特性2。传统的测量方法是：其中，、———质心在地面固定坐标系中的坐标、———轨迹起始点坐标———车速,汽车质心处速度矢量在地平面上的投影———有效试验时间由上式可以看出,轨迹测量最终归结为车速、质心侧偏角β和汽车方位角ψ的测量问题,而车速和质心侧偏角的测量可具体为汽车纵向速度和侧向速度的测量。通常利用垂直陀螺或汽车操稳性测试仪直接测量得到的横摆角速度,经一次积分得到汽车方位角。汽车纵向速度和侧向速度通常采用双向非接触式光学速度传感器进行直接测量[15],但由于安装位置的影响,需要利用横摆角速度进行补偿。可以看出，上述测量方法存在以下不足：通过横摆角速度积分得到汽车方位角,积分存在累积误差，且误差发散；忽略了地球自转角速度的影响；对横摆角速度没有进行姿态补偿，测量存在原理性误差，在转向制动等大的激励输入下测量误差较大。针对传统方法对汽车运动学参数测量的局限性，近年来有许多学者将惯性导航技术和卫星测量技术应用于汽车道路试验测试中,如路面附着系数识别，速度、侧偏角、位置和姿态的精确测量，汽车动力学控制应用，以及测试系统同步机制实现。其中捷联惯性测量系统(strapdowninertialmeasurementsystem，简称SIMS)和GPS组合测量汽车轨迹姿态方法有效解决了测量高精度和低成本间的矛盾。利用这种方法可以精确测量得到汽车的轨迹、姿态、质心侧偏角，以及运动坐标系和车体坐标系下的线(加)速度、角速度等重要的运动学参数，成为汽车运动学参数测量方法新的发展方向。差分定位方式(DGPS)就是利用两台GPS接收机来确定待定点在地心坐标中的绝对位置。利用差分技术可以将卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差完全消除，传播延迟误差也可大部分消除，因此该方法的定位精度高目前最好GPS差分定位可达到厘米级的定位精度，因而能够较好的满足汽车性能试验的要求。测试系统结构如图1所示，由2台VBOXⅢ、1台VectorCrescent、1台便携式计算机和电源等组成。VBOXⅢ是单天线系统,由英国Racelogic公司研制的面向汽车测试应用的仪器，其主要特点是数据更新速率高(100Hz)、集成有多路AD接口、提供外部CAN通信接口、提供基于内部数据的数字或模拟信号接口给其他设备同步采集。其标称水平速度精度是0·1km/h[7]。VectorCrescent是加拿大hemisphereGPS公司研发的双天线定向仪器，可以以20Hz的数据更新速率给出两天线基座连线(基线)与真北方向的夹角，在基线长度为2m时标称测量精度为()。测试系统框架图测试系统中的2台VBOXⅢ均可测量得到天线处的水平速度及其速度方向，由于是单频单天线系统，只能工作在标准定位模式(SPS),其测速是基于Doppler频移技术。根据刚体运动学理论,在两天线距离已知时可以求出车身天向横摆角速度。下图所示是由GPS测量数据计算汽车车身侧偏角的方法示意图。图中OGxGyG为高斯水平直角坐标系，图中AB连线尽量位于汽车纵向对称平面，A点尽量位于汽车质心上方，AB间距离尽可能拉大，称AB连线为基线，A处放置的天线为主天线，B处放置的天线为辅天线。uA、uB和φf、φr分别为A、B天线处的水平速度及其与正北方向的夹角，由GPS接收机分别测量得到。为基线与轴的夹角,为汽车质心侧偏角，其定义为式中，———汽车纵轴线与正北方向的夹角通过GPS测量得到A、B处的位置(，)、(，)，则对式(2)直接计算得到的值进行修正，即然后代入式(1)进行计算。车轮力的测量汽车运动主要由地面对车轮的作用力引起，车轮力直接测量技术为汽车底盘运动控制系统(包括轮胎模型和悬架控制)开发和性能评价动力总成匹配、道路载荷谱采集和道路性能研究与评价等提供了新的手段。基于测力车轮对车轮力直接测量是一种有效的方式。测力车轮的核心部分为车轮力传感器(wheforcetransducer,简称WFT)。图4是KistlInstrumentAGRWD结构简图,其结构具有代表性。对传统车轮轮辋改进后,通过两个连接法兰将WFT传感体串联在车轮轮辋和制动器轮毂之间,地面对车桥的作用力传递路线变为:地面→胎体→改制轮辋→轮辋调节法兰→传感体→轮毂调节法兰→制动器轮毂,所以测力车轮能够更为准确地测量地面和汽车对车轮的作用力。目前东南大学在进行WFT的产业化研究，研发的某型WFT实物车上安装。所研发的WFT基于电阻应变式测量原理，采用八梁轮辐式传感体结构，在应变片布片组桥、非接触能量和信号传输、多分力信号结构解耦和标定、数据采集装置和数据分析等方面进行了深入研究。WFT按测量原理分为电阻应变片测量和压电效应测量，其研发的关键技术包括传感体设计、信号传输、标定与解耦等。其中对WFT的动态标定和解耦是研究的难点，需要借助轮胎试验设备。利用轮胎试验设备模拟实际路况进行复合载荷加载标定，构造合适的算法进行维间耦合动态解耦和补偿可以显著提高WFT的测量精度。另外，针对汽车道路试验的特点，减小传感器体积、提高通用性和可靠性也是产业化过程中需要解决的重要问题。转向力的测量为了有效解决VSC产业化过程中道路试验方向盘转角精确控制问题，需要研究驾驶机器人代替人类驾驶员实现对转向速度、转向精度的精确控制。图6所示是清华大学为满足DSC产业化开发而研制的转向机器人设计原理图。图中两虚线方框给出的是GPS定位测速系统车载其余部分是转向机器人控制系统，其中GPS系统通过RS232接口为转向机器人系统实时提供精确的位置、速度等信息。GPS系统的接收机为加拿大novAtel公司的产品，均工作在载波相位差分模式,通过两电台实现差分数据由基站向移动站的实时传输，移动站RTK数据更新速率为50Hz。汽车道路试验用转向机器人研究主要技术包括：转向机器人安装后不影响驾驶员驾驶操作，且在适当的时候对其工作进行主动干预；硬件设计移植性好，现场可快速装配和拆卸；模拟真实人的转向操作，具有足够的转向力度和角度；构造可靠实时控制算法、路径跟踪准确和转向控制精确等。名句赏析！！！！！不限主题不限抒情四季山水天气人物人生生活节日动物植物食物山有木兮木有枝，心悦君兮君不知。____佚名《越人歌》人生若只如初见，何事秋风悲画扇。____纳兰性德《木兰词·拟古决绝词柬友》十年生死两茫茫，不思量，自难忘。____苏轼《江城子·乙卯正月二十日夜记梦》只愿君心似我心，定不负相思意。____李之仪《卜算子·我住长江头》玲珑骰子安红豆，入骨相思知不知。____温庭筠《南歌子词二首/新添声杨柳枝词》曾经沧海难为水，除却巫山不是云。____元稹《离思五首·其四》愿得一心人，白头不相离。____卓文君《白头吟》去年今日此门中，人面桃花相映红。____崔护《题都城南庄》平生不会相思，才会相思，便害相思。____徐再思《折桂令·春情》入我相思门，知我相思苦。____李白《三五七言/秋风词》山无陵，江水为竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢与君绝。____佚名《上邪》人生自是有情痴，此恨不关风与月。____欧阳修《玉楼春·尊前拟把归期说》一往情深深几许？深山夕照深秋雨。____纳兰性德《蝶恋花·出塞》两情若是久长时，又岂在朝朝暮暮。____秦观《鹊桥仙·纤云弄巧》执子之手，与子偕老。____佚名《击鼓》/mingju/ju_24.aspx"花自飘零水自流。一种相思，两处闲愁。____李清照《一剪梅·红藕香残玉簟秋》问世间，情为何物，直教生死相许？____元好问《摸鱼儿·雁丘词/迈陂塘》一日不见兮，思之如狂。____司马相如《凤求凰/琴歌》人生如逆旅，我亦是行人。____苏轼《临江仙·送钱穆父》世间无限丹青手，一片伤心画不成。____高蟾《金陵晚望》林花谢了春红，太匆匆。无奈朝来寒雨，晚来风。____李煜《相见欢·林花谢了春红》独立寒秋，湘江北去，橘子洲头。____毛泽东《沁园春·长沙》身无彩凤双飞翼，心有灵犀一点通。____李商隐《无题·昨夜星辰昨夜风》滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。____杨慎《临江仙·滚滚长江东逝水》怕相思，已相思，轮到相思没处辞，眉间露一丝。____俞彦《长相思·折花枝》此情可待成追忆？只是当时已惘然。____李商隐《锦瑟》思悠悠，恨悠悠，恨到归时方始休。____白居易《长相思·汴水流》取次花丛懒回顾，半缘修道半缘君。____元稹《离思五首·其四》若是前生未有缘，待重结、来生愿。____乐婉《卜算子·答施》雨打梨花深闭门，忘了青春，误了青春。____唐寅《一剪梅·雨打梨花深闭门》少年不识愁滋味，爱上层楼。爱上层楼。为赋新词强说愁。____辛弃疾《丑奴儿·书博山道中壁》自在飞花轻似梦，无边丝雨细如愁。____秦观《浣溪沙·漠漠轻寒上小楼》近水楼台先得月，向阳花木易为春。____苏麟《断句》一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来。____杜牧《过华清宫绝句三首》抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁。____李白《宣州谢脁楼饯别校书叔云/陪侍御叔华登楼歌》疏影横斜水清浅，暗香浮动月黄昏。____林逋《山园小梅·其一》人面不知何处去，桃花依旧笑春风。____崔护《题都城南庄》时光只解催人老，不信多情，长恨离亭，泪滴春衫酒易醒。____晏殊《采桑子·时光只解催人老》一生大笑能几回，斗酒相逢须醉倒。____岑参《凉州馆中与诸判官夜集》天涯地角有穷时，只有相思无尽处。____晏殊《玉楼春·春恨》问君能有几多愁？恰似一江春水向东流。____李煜《虞美人·春花秋月何时了》似此星辰非昨夜，为谁风露立中宵。____黄景仁《绮怀》菩提本无树，明镜亦非台。____惠能《菩提偈》溪云初起日沉阁，山雨欲来风满楼。____许浑《咸阳城东楼/咸阳城西楼晚眺/西门》春风得意马蹄疾，一日看尽长安花。____孟郊《登科后》枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。____马致远《天净沙·秋思》空山新雨后，天气晚来秋。____王维《山居秋暝》人到情多情转薄，而今真个悔多情。____纳兰性德《山花子·风絮飘残已化萍》同是天涯沦落人，相逢何必曾相识！____马致远《杂剧·江州司马青衫泪》浮云一别后，流水十年间。____韦应物《淮上喜会梁川故人/淮上喜会梁州故人》名句赏析！！！！！不限主题不限抒情四季山水天气人物人生生活节日动物植物食物山有木兮木有枝，心悦君兮君不知。____佚名《越人歌》人生若只如初见，何事秋风悲画扇。____纳兰性德《木兰词·拟古决绝词柬友》十年生死两茫茫，不思量，自难忘。____苏轼《江城子·乙卯正月二十日夜记梦》只愿君心似我心，定不负相思意。____李之仪《卜算子·我住长江头》玲珑骰子安红豆，入骨相思知不知。____温庭筠《南歌子词二首/新添声杨柳枝词》曾经沧海难为水，除却巫山不是云。____元稹《离思五首·其四》愿得一心人，白头不相离。____卓文君《白头吟》去年今日此门中，人面桃花相映红。____崔护《题都城南庄》平生不会相思，才会相思，便害相思。____徐再思《折桂令·春情》入我相思门，知我相思苦。____李白《三五七言/秋风词》山无陵，江水为竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢与君绝。____佚名《上邪》人生自是有情痴，此恨不关风与月。____欧阳修《玉楼春·尊前拟把归期说》一往情深深几许？深山夕照深秋雨。____纳兰性德《蝶恋花·出塞》两情若是久长时，又岂在朝朝暮暮。____秦观《鹊桥仙·纤云弄巧》执子之手，与子偕老。____佚名《击鼓》花自飘零水自流。一种相思，两处闲愁。____李清照《一剪梅·红藕香残玉簟秋》问世间，情为何物，直教生死相许？____元好问《摸鱼儿·雁丘词/迈陂塘》一日不见兮，思之如狂。____司马相如《凤求凰/琴歌》人生如逆旅，我亦是行人。____苏轼《临江仙·送钱穆父》世间无限丹青手，一片伤心画不成。____高蟾《金陵晚望》林花谢了春红，太匆匆。无奈朝来寒雨，晚来风。____李煜《相见欢·林花谢了春红》独立寒秋，湘江北去，橘子洲头。____毛泽东《沁园春·长沙》身无彩凤双飞翼，心有灵犀一点通。____李商隐《无题·昨夜星辰昨夜风》滚滚长江东逝水，浪花淘