详情

原文传递半挂车总质量及行驶状态估计算法研究

论文题名：	半挂车总质量及行驶状态估计算法研究
关键词：	半挂车;总质量估计;行驶状态估计;融合算法
摘要：	半挂车作为商用车的一种，是公路运输运力的重要组成部分。由于半挂车载重量大、质心高、挂车与拖车通过鞍座铰接，在参与交通的过程中一旦发生安全事故造成的生命财产损失也更大，故半挂车安全性始终受到行业的关注。半挂车的主、被动安全控制都需要准确的车辆状态信息作为输入，而由于成本等原因，目前精度较高的车辆状态监测设备并没有被广泛使用。本文使用CAN（ControllerAreaNetwork）总线上获取的车速、发动机转速、档位等信息，设计了半挂车总质量及行驶状态估计算法，完成了车辆总质量及质心侧偏角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度的准确有效的估计。该算法可以在不增加硬件的前提下为车辆控制系统、车队管理系统等提供准确有效的信息。论文主要工作如下：　　（1）基于递推最小二乘算法（RecursiveLeastSquares，RLS）的半挂车质量估计算法研究。建立了半挂车纵向动力学数学模型；引入双遗忘因子RLS算法，在MATLAB/Simulink平台构建出半挂车质量估计算法，并与TruckSim搭建了联合仿真模型，完成了算法的仿真实验验证；在此基础上使用杰狮C500进行了实车验证实验。仿真及实车实验验证结果表明设计的质量估计算法存在超调量大、收敛速度慢等问题，对产生问题原因进行分析。　　（2）设计融合算法改进半挂车质量估计算法。针对算法中存在的问题，提出了优化方案：使用模糊控制及门阈值思想设计算法触发器解决行驶状态引起的估计误差；对双遗忘因子RLS算法模型进行改进，减小因旋转质量换算系数设置而产生的误差；使用扩展卡尔曼滤波（ExtendedKalmanFilter，EKF）算法对坡道信息进行估计，并与双遗忘因子RLS算法进行融合得到融合算法。使用MATLAB/Simulink搭建算法模型，使用实车数据进行融合算法的验证，结果表明，优化后的算法具有明显优势。　　（3）设计半挂车行驶状态估计算法。建立了结合6自由度及4自由整车动力学模型和轮胎模型的半挂车动力学模型；结合遗传算法（GeneticAlgorithm，GA）及MATLAB参数辨识工具箱（ParameterEstimator）对牵引车及挂车的车轴侧偏刚度、侧倾刚度及鞍座的侧倾刚度进行分步辨识，验证结果表明参数辨识结果具有一定准确性；设计状态观测器及KF算法进行牵引车及半挂车质心侧偏角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度这8个状态参数的估计，使用MATLAB/Simulink建立模型验证估计结果的准确性，结果表明，基于上述方法建立的半挂车行驶状态估计模型具有一定的准确性及可行性。　　（4）设计半挂车总质量及行驶状态估计算法的估计策略。进行实验对比满载、95%满载、空载、10%满载四种车辆总质量工况下的行驶状态，结果表明，质量对侧倾角及侧倾角速度具有一定程度的影响，根据影响的范围确定允许的质量估计误差范围为2000kg，设计基于汽车停止状态判断算法运行流程的估计策略，通过设计实验进行验证，结果表明估计策略可以准确地触发质量及行驶状态估计算法完成估计。
作者：	胡燕果
专业：	工程(车辆工程)
导师：	杨新桦;刘宝健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2023