重庆大学;交通运输部公路科学研究所;襄阳达安汽车检测中心有限公司张志飞获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学;交通运输部公路科学研究所;襄阳达安汽车检测中心有限公司申请的专利基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116279508B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310248552.3,技术领域涉及:B60W40/064;该发明授权基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法及介质是由张志飞;叶佳;晋杰;苏芮琦;黄波设计研发完成,并于2023-03-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法及介质在说明书摘要公布了:本发明公开基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法及介质,方法包括以下步骤:1获取汽车参数和实时传感器信号;2基于汽车参数和实时传感器信号,建立车辆动力学模型;3计算轮胎滑移率κij、轮胎侧偏角αij、轮胎转角δij、轮胎垂向力Fz,ij,并建立组合刷子轮胎模型;4基于车辆动力学模型、组合刷子轮胎模型和快速收敛SCKF估计算法,建立路面附着系数估计系统;5对路面附着系数估计系统进行解算,得到路面附着系数和轮胎刚度。介质存储有计算机程序。本发明可以在各种工况下准确计算出路面附着系数,即使在轮胎出现破损而导致垂向弹性刚度发生变化时,本方法也能够正确识别路面附着系数。
本发明授权基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法及介质在权利要求书中公布了:1.基于快速收敛SCKF和自适应轮胎刚度的路面附着系数估计方法,其特征在于,包括以下步骤: 1获取汽车参数和实时传感器信号; 2基于汽车参数和实时传感器信号,建立车辆动力学模型; 3计算轮胎滑移率κij、轮胎侧偏角αij、轮胎转角δij、轮胎垂向力Fz,ij,并建立组合刷子轮胎模型; 4基于车辆动力学模型、组合刷子轮胎模型和快速收敛SCKF估计算法,建立路面附着系数估计系统; 5对路面附着系数估计系统进行解算,得到路面附着系数; 所述组合刷子轮胎模型如下所示: 式中,Cx和Cy分别为轮胎纵向刚度和侧向刚度;κ为车轮滑移率;α为车轮侧偏角;μ为路面附着系数;Fz为轮胎垂向载荷;f和F表示中间参量;Fx、Fy为轮胎纵向、侧向载荷; 其中,轮胎纵向刚度Cx和侧向刚度Cy的表达式分别如下所示: 式中,kz为轮胎的垂向弹性刚度;cpx和cpy分别为每单位长度的纵向和侧向胎面单元刚度;Ru为轮胎空载半径; 对路面附着系数估计系统进行解算的步骤包括: 5.1根据容积规则构造2n个具有相同权值的容积点,得到: 式中,Sk‑1为k‑1时刻误差协方差Pk‑1的平方根因子;为k‑1时刻系统状态向量的估计值;为容积点; 参量ξi如下所示: 式中,In为n维单位矩阵; 5.2计算传播容积点即: 式中,uk‑1为第k‑1时刻的路面附着系数; 5.3计算预测状态及其误差协方差矩阵的平方根因子即: 式中,Tria表示进行QR分解得到上三角矩阵的转置;为Qk‑1的平方根因子;矩阵加权中心矩阵如下所示: 5.4建立增广回归模型,即: 式中,zk为增广参量; 其中,向量λk如下所示: 式中,为先验误差; 向量λk满足下式: 式中,Bk、和分别为误差协方差矩阵和测量协方差矩阵Rk的Cholesky分解; 5.5在公式34两边同乘以得到归一化回归方程,即: Dk=Wxk,uk+Ek 37其中,向量Dk、向量Wk=Wxk,uk、向量Ek分别如下所示: 式中,参数L=m+n;dL,k、wL,k、eL,k分别表示向量Dk、向量Wk、向量Ek中的元素; 5.6建立基于最小误差熵准则的代价函数JMEExk,即: 式中,参数ei,k=di,k‑wi,k,参数ej,k=dj,k‑wj,k;Gσ为高斯核函数; 5.7求解代价函数JMEExk的最大值,得到状态向量的最优解; 求解时,令代价函数JMEExk关于xk的梯度为0,即: 式中,σ2为方差; 其中,矩阵Ψk、矩阵Φk分别如下所示: 式中,参数φij,k=Gσei,k‑ej,k; 5.8定义矩阵Ak如下: 式中,元素元素元素元素元素5.9提取矩阵的对角线元素建立对角矩阵利用重新构建测量信息; 重建后的测量协方差矩阵如下所示: 5.10判断测量协方差矩阵是否为非正定矩阵; 若测量协方差矩阵为非正定矩阵,则执行标准SCKF的步骤,包括步骤5.1至步骤5.3,以及对路面附着系数估计系统进行修正的步骤; 若测量协方差矩阵为正定矩阵,则执行快速SCKF的步骤,包括步骤5.1至步骤5.9,以及对路面附着系数估计系统进行修正的步骤。
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