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基于模块化结构的车辆系统关键信息级联估计
| 论文题名： | 基于模块化结构的车辆系统关键信息级联估计 |
| 关键词： | 车辆系统;车辆运动状态;轮胎-路面附着系数;级联估计;模块化结构 |
| 摘要： | 精确的车辆系统关键信息(车辆运动状态和轮胎-路面附着系数)对于车辆的安全行驶至关重要。当存在由建模不准确或外界干扰引起的不确定性时，现有的车辆模型无法准确表征此类特性；车辆行驶过程中，易变的系统结构参数和复杂多变的路面条件也会严重影响车辆系统关键信息的获取效果。此外，仅通过轮胎模型也难以获取准确、鲁棒的轮胎力信息。针对上述问题，本文从轮胎力的观测和车辆系统关键信息估计策略的构建两方面展开研究，力图提高车辆运动状态和轮胎-路面附着系数估计效果，主要的研究内容包括： 首先，引入观测器理论和卡尔曼滤波理论改善轮胎力观测的性能。设计自适应滑模观测器，并利用卡尔曼滤波处理轮胎纵向力观测结果的抖动；采用未知输入观测器实现对轮胎侧向合力的观测，同时加入卡尔曼滤波抑制观测曲线的抖动。结果表明，所提出的轮胎力观测策略对变化的道路条件具有较高的精度和较强的鲁棒性。 其次，构造基于平滑变结构滤波的车辆运动状态级联估计策略，主要包括双轨三自由度车辆动力学模型、轮胎纵向力观测以及轮胎侧向力获取等多个模块的实现和优化。平滑变结构滤波基于滑模控制理论实现对时变边界层的控制，对模型参数不准确、状态初始值不匹配和量测存在突变等应用条件具有较强的鲁棒性。因此，所提出的级联估计策略具有较好的估计效果。 最后，对Brush轮胎模型进行改进，并在容积卡尔曼滤波框架下实现轮胎-路面附着系数的级联估计。高、中和低附着路面条件下，采用引入侧向合力观测器和改进的Brush轮胎模型的新策略，不仅能获得高精度的车辆质心侧偏角，而且能实现对轮胎-路面附着系数的高性能估计。 |
| 作者： | 胡树林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈建锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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