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基于滑模观测器的汽车轮胎力级联估计方法
引用本文:麻颖俊,郭洪艳,陈虹,杨斯琦.基于滑模观测器的汽车轮胎力级联估计方法[J].信息与控制,2016,45(2):177-184.
作者姓名:麻颖俊  郭洪艳  陈虹  杨斯琦
作者单位:1. 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林 长春 130022;
2. 吉林大学控制科学与工程系,吉林 长春 130022
基金项目:国家自然科学基金重大研究计划集成项目(91220301);国家973计划资助项目(2012CB821202);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(61403158);国家自然科学基金资助项目(61520106008);吉林省教育厅科学技术研究项目(吉教科合字[2016]第429号)
摘    要:提出了一种新型的基于滑模观测器理论的汽车轮胎力级联估计方法.首先基于单轮滚动动力学模型,以车轮转动角速度及驱动力矩作为输入,针对每个车轮的纵向轮胎力设计了纵向轮胎力滑模观测器.又采用了简化的车辆2自由度模型,以纵向轮胎力估计值、 前轮转角、 侧向加速度及横摆角速度作为输入,分别设计了前、 后轴侧向轮胎力滑模观测器.最后,为验证所设计的观测器的有效性,应用高保真车辆动力学软件veDYNA进行了仿真研究,并与扩展卡尔曼滤波(extendedKalman filter,EKF)方法进行了对比分析.实验结果表明,基于滑模观测器的车辆轮胎力级联估计方法具有更高的准确性.

关 键 词:滑模观测器  车辆轮胎力估计  车辆动力学  扩展卡尔曼滤波(EKF)  
收稿时间:2015-04-16

Cascade Tire-force Estimation Method Based on Sliding-mode Observer
MA Yingjun,GUO Hongyan,CHEN Hong,YANG Siqi.Cascade Tire-force Estimation Method Based on Sliding-mode Observer[J].Information and Control,2016,45(2):177-184.
Authors:MA Yingjun  GUO Hongyan  CHEN Hong  YANG Siqi
Affiliation:1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jinlin University, Changchun 130022, China;
2. Department of Control Science and Engineering, Jinlin University, Changchun 130022, China
Abstract:We present a novel cascade tire-force estimation framework based on the sliding-mode observer method. We estimate each longitudinal tire force on the basis of the single-wheel vehicle model, which uses the angular velocity and driving torque of the wheel as inputs. Then, we apply a simplified 2-degrees-of-freedom (2-DOF) vehicle dynamic model to design the front and rear lateral-tire-force sliding-mode observer, and use the estimated longitudinal tire forces, the front-wheel angle, the lateral acceleration, and the yaw rate as the observer inputs. We experimentally evaulate the proposed tire-force estimation method on the high-precision vehicle dynamic software, veDYNA, and compare the estimation results with those of the extended Kalman filter (EKF) method. The results demonstrate that the sliding-mode observer has relatively higher accuracy in estimating tire forces.
Keywords:sliding mode observer  tire force estimation  vehicle dynamics  extended Kalman filter (EKF)  
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