一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109141742A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201810996996.4(22)申请日2018.08.29(71)申请人南京工业大学地址220000江苏省南京市新模范马路5号(72)发明人冯李航董自强(74)专利代理机构宿迁市永泰睿博知识产权代理事务所(普通合伙)32264代理人丁雪(51)Int.Cl.G01L25/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法(57)摘要本发明公开一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，包括如下步骤：1、根据车轮力传感器系统非线性特点以及静态标定结果将传感器输入-输出线性关系模型扩展为非线性形式；2、根据上述建立的二次方程组，推导出各个通道的输入-输出关系的矩阵形式；3、根据上述建立的矩阵关系，求得解耦矩阵，利用该矩阵，可以计算真实的多维轮力/力矩，实现多维信号解耦。通过上述方式，大幅降低了测量通道之间的耦合程度，最终使获得的力/力矩信号极大程度地接近真实地面-车轮力/力矩信号。CN109141742ACN109141742A权利要求书1/2页1.一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一、根据车轮力传感器系统非线性特点以及静态标定结果将传感器输入-输出关系扩展为二次方程组；步骤二、根据上述建立的二次方程组，推导出各个通道的输入-输出关系的矩阵形式；步骤三、根据上述建立的矩阵关系，求得解耦矩阵，得到解耦后的车轮力/力矩值，与真实轮力/力矩比较，进而得到解耦误差。2.根据权利要求1所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，利用常规分析方法将车轮力传感器输入-输出关系扩展为二次方程组形式，如下式所示：（1）式中，Fj---第j个通道(i=1,2,3)载荷施加；Uij----第j个通道(i=1,2,3)加载时第i通道测量(j=1,2,3)的输出；i=j时，Uij为主输出项，；i≠j时，Uij为耦合输出项；---各加载项的系数。3.根据权利要求2所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，二次方程组(1)的通解形式表示为：(2)其中，Fx为纵车轮向力、Fz为车轮垂直力、My为车轮扭矩，表示与传感器各维输出项相关的多项式函数，该函数结构形式不唯一，由方程组(1)的结构形式决定。4.根据权利要求3所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，以Fx为例，将公式(2)改写为：(3)其中为主输出项，为耦合项，为交叉耦合项。5.根据权利要求4所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，依照权4的方法将各通道进行拓展，公式(2)拓展后用矩阵表示为：(4)2CN109141742A权利要求书2/2页记为各维力/力矩向量信息，，其中，A、B、C、G、H分别为输入项的系数项矩阵。6.根据权利要求5所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于，将矩阵(4)改写为：(5)根据各通道所承受的力/力矩向量信息以及已经标定的传感器输出向量集，求得解耦矩阵P：(6)。7.根据权利要求6所述的一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法，其特征在于：通过解耦矩阵P求得解耦后的力/力矩向量信息Ft，(7)将Ft与F相比较，求出解耦误差。3CN109141742A说明书1/6页一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法技术领域[0001]本发明属于汽车测控技术领域，尤其涉及一种用于车轮力传感器的非线性解耦方法。背景技术[0002]由于科技的发展以及国民生活水平的提高，汽车工业越来越集成了一个国家工业体系中的高精尖技术，所以汽车工业发展水平在一定程度上体现了国家工业体系的完整性和制造业水平。中国汽车行业前景广阔，近几年无论是汽车生产量还是消费量都呈迅猛增长的趋势。数据显示，我国汽车工业发展正逐步走向巅峰，总产量世界第一。虽然在生产和消费数量上我国取得了令人瞩目的成就，但是某些汽车部件的核心科技仍被外国公司掌握，汽车检测技术和数据处理技术更是领先国内公司。从长远看，这对我国汽车工业尤其是军用汽车这方面总体不利，因此积极研发具有自主知识产权的汽车产品具有长远又现实的意义。[0003]车辆能够运动是车轮与地面相互作用的结果。车轮力信号表征了移动小车在各种状态下车轮受力情况。由于车轮力信号具有强耦合、非线性和时变的特点，数据处理的技术难度比较大。我国在这方项领域比较薄弱，尤其是对车轮力信号的非线性解耦方面的研究基本处于起步和探索阶段。[0004]现有技术中，ZL200320110714.5专利公开了一种汽车车轮多维力测量装置，是一种汽车行驶工况下车轮受力状态的实时测量装置；ZL200320110713.0公开了