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原文传递考虑多因素影响的间接式胎压监测算法研究与工程应用

论文题名：	考虑多因素影响的间接式胎压监测算法研究与工程应用
关键词：	胎压监测;振动特性;滚动半径;共振频率;卡尔曼滤波
摘要：	胎压监测系统是继防抱死制动系统和安全气囊之后的第三大汽车安全系统，用于在汽车行驶过程中实时监测胎压，在轮胎漏气以及处于胎压不足的状态时及时给出警报，极大地保障了汽车的安全性和经济性。我国2020年起开始施行胎压监测系统的国家强制标准，推动了胎压监测系统的研究和发展。间接式胎压监测系统具有结构简单、成本低、维护简单、耐用性强的优点，有着良好的发展前景和研究价值。　　本文以设计和开发满足国家法规性能要求的胎压监测技术为目标，在课题组开发成功的ESC技术的基础上，对间接式胎压监测技术和算法开展研究，主要研究内容和成果如下：　　(1) 提出基于刚性环轮胎模型的轮胎滚动半径和共振频率监测算法及胎压监测方法。根据有效路面模型和轮胎的工作条件分析了滚动轮胎所受的激励，利用刚性环轮胎模型分析了轮胎的振动特性以及基于轮胎滚动半径分析和共振频率分析两种胎压监测算法的基本原理。其次，在两种胎压监测方法实现方式上，分别采用两轮比较法和自回归模型方法。为提高算法的准确性和稳定性，对影响系统性能的因素进行了比较全面的分析，包括轮胎刚度、算法实现和工况三个角度的影响因素。最后，建立了间接式胎压监测算法的架构。　　(2) 根据胎压监测算法需求，建立了轮速传感器信号处理方法。通过传感器误差识别、轮速修正、插值和滤波处理过程得到满足算法使用要求的轮速信号，并提取不同频域的轮速成分。对于滚动半径分析方法，通过脉冲数累加的方式得到一次计算所需的脉冲数据。利用卡尔曼滤波方法估计车轮角加速度。　　(3) 提出了影响胎压监测的车辆状态参数及道路条件的识别方法和轮胎工作温度估算模型。根据车辆是否安装加速度传感器，分别建立两种整车质量和道路坡度估计算法。提出基于轮胎纵滑刚度的前轮载荷估计方法，并采用多算法交互策略估计前轮载荷，最终在整车质量估计的基础上得到四轮载荷。提出两类道路条件识别方法，一种是根据车轮角加速度信号估计路面的不平度等级，另一种是根据轮速信号中的振动信息识别路面不平度和雪路面。为估计轮胎的实时温度，对已有的轮胎物理温度模型进行改进和简化处理，并建立通用的传热模型，在保证模型精度满足使用要求的前提下，降低模型复杂度，提高温度模型对于工程应用的适用性。　　(4) 建立了间接式胎压监测算法的工程应用技术。根据理论分析和试验研究，并基于估计的状态参数，对两种胎压监测算法的关键参数(脉冲比较值、欠压门限值、共振频率估计值)提出了相应的补偿算法，消除了载荷、温度、路面条件、振动干扰、行驶工况等多个干扰因素的影响，提高了胎压监测算法的鲁棒性。面向工程应用，设计了胎压监测系统的执行逻辑，包括自学习、欠压状态监测和系统故障监测功能的逻辑，提出算法融合策略，使系统可以识别各种复杂的欠压情况，提高了算法在复杂应用环境中的胎压识别能力。　　(5) 建立间接式胎压监测算法的实车匹配规范，实现所开发算法的实车应用。将所开发的胎压监测算法集成到ABS/ESC软件中，根据匹配规范完成胎压监测算法的实车匹配，通过实车试验对算法和系统功能进行了验证，结果表明所开发的算法可以实现各种复杂欠压情况的识别，性能满足国家法规的要求，实现了算法的工程应用。
作者：	彭祥龙
专业：	车辆工程
导师：	靳立强
授予学位：	博士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022