物理-数据混合驱动的车辆质心侧偏角估计

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作者 李琴 张博远 +3 位作者 谢智航 王勇 汤建明 陈勇 《汽车工程》 北大核心 2025年第4期714-723,共10页

质心侧偏角是车辆动力学中的关键变量。针对现有基于模型方法严重依赖动力学模型精度和数据驱动方法在面临陌生工况场景时鲁棒性差等问题,本文提出了一种物理-数据混合驱动(DeepPhy)的质心侧偏角估计方法,旨在结合物理模型与数据驱动模... 质心侧偏角是车辆动力学中的关键变量。针对现有基于模型方法严重依赖动力学模型精度和数据驱动方法在面临陌生工况场景时鲁棒性差等问题,本文提出了一种物理-数据混合驱动(DeepPhy)的质心侧偏角估计方法,旨在结合物理模型与数据驱动模型的优势,实现对质心侧偏角的可靠与准确估计。DeepPhy通过将后轴轮胎侧向力模型得到的质心侧偏角先验值与深度网络进行集成,从而能够学习物理模型未能表达的非线性映射关系,提升模型面对陌生工况的可靠性。仿真结果表明,在连续DLC工况下,DeepPhy估计结果的RMSE相较于物理模型方法和纯数据驱动方法分别降低了93%和63%,并对数据稀缺工况具有鲁棒性。实车验证进一步表明,DeepPhy具有优异的泛化能力,经过仿真训练的模型可迁移至实车环境中,并保持高精度的估计结果。 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 主动控制系统 长短时记忆网络 混合物理-数据驱动

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车辆质心侧偏角估计综述 被引量：33

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作者 陈慧 高博麟 徐帆 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第24期76-94,共19页

车辆质心侧偏角是车辆稳定性控制系统中至关重要的状态变量。分别从横向车速估计方法、纵向车速估计方法和估计过程中的模型参数自适应估计三个方面回顾车辆行驶过程中的质心侧偏角估计问题。通过对比分析质心侧偏角估计中运动学估计方... 车辆质心侧偏角是车辆稳定性控制系统中至关重要的状态变量。分别从横向车速估计方法、纵向车速估计方法和估计过程中的模型参数自适应估计三个方面回顾车辆行驶过程中的质心侧偏角估计问题。通过对比分析质心侧偏角估计中运动学估计方法和动力学估计方法的各自优缺点,指出多方法融合估计质心侧偏角的优势。比较分析不同种类的观测器技术对质心侧偏角估计效果的影响。分析指出参数自适应估计是提高质心侧偏角估计精度的有效手段,并分别介绍路面峰值附着系数、轮胎侧偏刚度、路面坡度角等参数的自适应估计方法。分析分布式驱动电动汽车结构特点对质心侧偏角估计问题带来的影响,指出充分利用电动机转矩信息是提高质心侧偏角估计的重要措施。针对分布式驱动电动汽车,先后分别列举分析横向车速、纵向车速和参数自适应估计方法的特殊之处和优势所在。 展开更多

关键词 车辆状态估计 质心侧偏角估计 车速估计 参数自适应估计 观测器技术

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基于线性估计模型的电动汽车质心侧偏角估计 被引量：9

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作者 武冬梅 丁海涛 郭孔辉 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期901-906,共6页

质心侧偏角估计是车辆稳定性控制系统中的关键技术和难点,针对电动汽车,本文充分利用车轮上的驱动力矩和制动力矩信息,计算出了轮胎上的纵向力。并将轮胎侧向力用纵向力和侧偏角表示或进行局部线性化。这样可以将二自由度车辆模型简化... 质心侧偏角估计是车辆稳定性控制系统中的关键技术和难点,针对电动汽车,本文充分利用车轮上的驱动力矩和制动力矩信息,计算出了轮胎上的纵向力。并将轮胎侧向力用纵向力和侧偏角表示或进行局部线性化。这样可以将二自由度车辆模型简化为以侧向速度为状态的线性估计模型,用于电动汽车质心侧偏角的估计。仿真结果表明:基于线性估计模型的质心侧偏角估计器的估计精度较高,对路面摩擦因数的依赖程度小,并且计算简单,可以应用于车辆的稳定性控制系统中。 展开更多

关键词 车辆工程 质心侧偏角估计 线性估计模型 稳定性控制 卡尔曼滤波

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基于运动学—动力学方法融合的汽车质心侧偏角估计（英文） 被引量：3

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作者 高博麟 谢书港 龚进峰 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2015年第1期72-78,共7页

为了提高汽车质心侧偏角估计的准确性,提出了一种新的、基于运动学—动力学方法的融合估计方法。构建了质心侧偏角融合观测器(SAFO)。该SAFO包括3个子滤波器,每个子滤波器分别将横向车速的初步估计结果送到主滤波器中。主滤波器根据当... 为了提高汽车质心侧偏角估计的准确性,提出了一种新的、基于运动学—动力学方法的融合估计方法。构建了质心侧偏角融合观测器(SAFO)。该SAFO包括3个子滤波器,每个子滤波器分别将横向车速的初步估计结果送到主滤波器中。主滤波器根据当前车辆行驶工况和融合规则,将子滤波器的估计结果融合成为全局意义下的质心侧偏角估计结果。结果表明:该SAFO具有良好的估计精度和长时间尺度下的计算稳定性,同时对横向加速度传感器偏差具有鲁棒性。因此,车辆测试数据验证了SAFO的性能。 展开更多

关键词 汽车安全 质心侧偏角估计 运动学方法 动力学方法 融合估计器 伪积分

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基于质心侧偏角估计的车辆侧向稳定性T-S模糊H_∞控制 被引量：2

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作者 汪选要 张海伦 叶友东 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第3期67-74,共8页

设计了新的车辆质心侧偏角观测器,对于采用非线性轮胎模型的车辆模型设计了基于观测器的稳定性控制器。将T-S模糊建模技术应用于非线性Dugoff轮胎模型的车辆侧向动力学,T-S模糊模型中以横摆角速度误差作为模糊前件变量用来近似地反映非... 设计了新的车辆质心侧偏角观测器,对于采用非线性轮胎模型的车辆模型设计了基于观测器的稳定性控制器。将T-S模糊建模技术应用于非线性Dugoff轮胎模型的车辆侧向动力学,T-S模糊模型中以横摆角速度误差作为模糊前件变量用来近似地反映非线性状态的程度并用来判断车辆是否处于线性或非线性区域。考虑轮胎侧偏刚度的不确定性,设计了基于鲁棒横摆力矩控制器的非线性观测器,以提高车辆操纵稳定性并将观测器和基于观测器的控制器设计问题转化为线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,LMIs)约束问题。基于Car Sim/Simulink数值仿真以验证设计方法的有效性,仿真结果表明,对于双移线(Double Lane Change,DLC)和J-turn工况所设计的控制器比Car Sim/ESC更能有效地控制车辆质心侧偏角,提高了车辆操纵稳定性,所得结果为T-S模糊H∞控制在车辆工程中的实际应用提供了参考。 展开更多

关键词 T-S模糊建模 质心侧偏角估计 横摆稳定性控制 非线性轮胎模型

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基于遗传粒子滤波的轮毂驱动电动汽车质心侧偏角估计方法 被引量：3

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作者 孙传扬 张欣 靳彪 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期102-106,共5页

质心侧偏角估计是汽车稳定性控制系统中的关键技术.为了解决现有估计方法对轮毂驱动电动汽车信息利用不充分、估计精度低的问题,提出一种基于遗传粒子滤波(GPF)的轮毂驱动电动汽车质心侧偏角估计方法.利用魔术轮胎公式,融合轮毂驱动电... 质心侧偏角估计是汽车稳定性控制系统中的关键技术.为了解决现有估计方法对轮毂驱动电动汽车信息利用不充分、估计精度低的问题,提出一种基于遗传粒子滤波(GPF)的轮毂驱动电动汽车质心侧偏角估计方法.利用魔术轮胎公式,融合轮毂驱动电动汽车车轮上驱动与制动力矩信息,建立非线性车辆动力学模型,实现轮胎纵向力与侧向力计算,完成质心侧偏角估计器的搭建.针对车辆动力学模型的强非线性及传统粒子滤波算法粒子退化、计算量大的问题,设计适用于强非线性系统并且能够有效抑制退化、减小计算量的遗传粒子滤波算法对质心侧偏角进行估计.仿真结果表明:所提出的估计方法能够提高质心侧偏角的估计精度和鲁棒性. 展开更多

关键词 遗传粒子滤波 质心侧偏角估计 电动汽车 整车动力学模型

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多方法融合的汽车质心侧偏角估计

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作者 高自群 谢桂芝 +3 位作者 周兵 许艳 吴晓建 柴天 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2391-2400,共10页

汽车质心侧偏角融合估计过程中存在量测噪声不确定、依赖路面附着系数问题,影响估计精度,为此提出联合运动学方式与运动几何方式的质心侧偏角融合估计算法.利用三自由度车辆运动学方程建立自适应扩展卡尔曼滤波器,用于车辆侧、纵向速度... 汽车质心侧偏角融合估计过程中存在量测噪声不确定、依赖路面附着系数问题,影响估计精度,为此提出联合运动学方式与运动几何方式的质心侧偏角融合估计算法.利用三自由度车辆运动学方程建立自适应扩展卡尔曼滤波器,用于车辆侧、纵向速度估计.设计轮胎侧偏刚度模糊自适应的运动几何估计器,以实现车辆侧向速度估计.根据2种估计方式适用性的差异,设计基于瞬态特性提取的侧向速度加权融合算法,利用侧向速度融合结果与运动学方式估计的纵向速度计算车辆质心侧偏角. Carsim-Simulink的仿真与驾驶员在环试验结果表明,所提算法具有高实时估计精度和路面附着系数变化的鲁棒性. 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 运动学估计方式 运动几何估计方式 加权融合估计 模糊控制

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基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计 被引量：8

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作者 李小雨 许男 郭孔辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期121-129,共9页

针对车辆质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计方法。基于三自由度车辆运动学模型构建一个扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF),用于质心侧偏角的动态值估计。设计出一种... 针对车辆质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计方法。基于三自由度车辆运动学模型构建一个扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF),用于质心侧偏角的动态值估计。设计出一种基于车辆运动几何关系的估计方法,利用质心侧偏角与前后轮侧偏角之间的运动几何关系,以及UniTire轮胎模型实现质心侧偏角稳态值的估计。然后根据两种估计方法的特点,设计出一种基于质心侧偏角动态特性的数据融合方法,提高了质心侧偏角估计结果的精度。基于CarSim软件的仿真结果表明,该融合估计方法对传感器信号噪声和误差具有较好的鲁棒性,能够在各种路面条件和驾驶操作条件下实现对车辆质心侧偏角的准确估计。 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 融合估计方法 运动学方法 运动几何方法

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独立驱动电动汽车质心侧偏角融合估计方法 被引量：3

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作者 武小兰 卢相璇 白志峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期260-266,共7页

针对传统质心侧偏角估计精度低、实时性差等问题,把四轮独立驱动电动汽车作为研究对象,提出一种基于强跟踪卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波融合估计的质心侧偏角估计方法。由于汽车在侧向加速度较小时车辆动力学特性基本呈线性变化,此时通... 针对传统质心侧偏角估计精度低、实时性差等问题,把四轮独立驱动电动汽车作为研究对象,提出一种基于强跟踪卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波融合估计的质心侧偏角估计方法。由于汽车在侧向加速度较小时车辆动力学特性基本呈线性变化,此时通过强跟踪卡尔曼滤波快速估计,当汽车侧向加速度较大时车辆动力学特性趋于非线性变化,通过无迹卡尔曼滤波准确估计。最后将两种估计方法的数据融合,完成不同车速不同工况下对车辆质心侧偏角的估计。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台对提出的方法进行验证,结果表明该方法在保证估计精度的同时具有较好的实时跟踪效果及鲁棒性。 展开更多

关键词 电动汽车 四轮独立驱动 质心侧偏角估计 强跟踪卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波

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基于轮胎侧偏刚度变化率的车辆质心侧偏角融合估计算法 被引量：2

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作者 卢兴华 季学武 +2 位作者 刘贺 曹轩豪 赵刚 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第29期12735-12743,共9页

针对车辆在高速紧急避让工况下质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于轮胎侧偏刚度变化率的质心侧偏角融合估计算法。在车辆二自由度动力学模型的基础上,提出一种轮胎侧偏刚度估计方法,构建基于改进扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估... 针对车辆在高速紧急避让工况下质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于轮胎侧偏刚度变化率的质心侧偏角融合估计算法。在车辆二自由度动力学模型的基础上,提出一种轮胎侧偏刚度估计方法,构建基于改进扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计算法,根据质心侧偏角和车辆纵向、侧向加速度的关系,构建基于积分法的质心侧偏角估计算法;结合两种估计算法的特点,采用轮胎侧偏刚度的一阶微分表征车辆的非线性程度,设计了一种适用于不同车辆动态特性及路面条件的融合估计算法。Carsim/Simulink联合仿真结果表明,该融合估计算法在不同的车辆动态特性和不同路面条件下具有良好的估计精度和实时性,对传感器信号的噪声、误差鲁棒性强。 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 扩展卡尔曼滤波 积分法 轮胎侧偏刚度估计 融合估计算法

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极限行驶条件下车辆质心侧偏角观测器设计 被引量：9

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作者 朱绍中 高晓杰 余卓平 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1070-1074,1114,共6页

用非线性车辆模型线性化方法,设计了基于广义卡尔曼滤波器和广义龙贝格观测器的质心侧偏角估计算法.给出考虑了轮胎非线性特性的扩展二自由度车辆模型,用非线性最小二乘法拟合轮胎模型的参数;分析非线性模型的能观性,并通过局部线性化方... 用非线性车辆模型线性化方法,设计了基于广义卡尔曼滤波器和广义龙贝格观测器的质心侧偏角估计算法.给出考虑了轮胎非线性特性的扩展二自由度车辆模型,用非线性最小二乘法拟合轮胎模型的参数;分析非线性模型的能观性,并通过局部线性化方法,将非线性模型在当前状态处线性化,并得到近似的线性模型;设计了广义卡尔曼滤波器和线性化龙贝格观测器,并证明观测器的稳定性;最后,通过典型的操纵稳定性试验,验证算法的有效性.极限行驶工况下采用非线性模型线性化的方法,能获得更高的估计精度. 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 局部线性化 广义卡尔曼滤波器 广义龙贝格观测器

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基于质心侧偏角计算的自动转向控制 被引量：5

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作者 刘延 周金应 +2 位作者 徐磊 龙军 程前 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2021年第8期33-38,89,共7页

为改善车辆高速行驶时质心侧偏角对车辆横向控制的影响,基于车辆动力学分析与辨识提出了一种基于无迹卡尔曼滤波理论的精确计算质心侧偏角的方法,并将其应用于车辆的自动转向控制系统。为验证算法的有效性,进行了相关的仿真分析。仿真... 为改善车辆高速行驶时质心侧偏角对车辆横向控制的影响,基于车辆动力学分析与辨识提出了一种基于无迹卡尔曼滤波理论的精确计算质心侧偏角的方法,并将其应用于车辆的自动转向控制系统。为验证算法的有效性,进行了相关的仿真分析。仿真结果表明:在实时计算质心侧偏角的基础上进行车辆的性能控制,可提高车辆的瞬态控制精度,有效改善车辆的舒适性。 展开更多

关键词 非线性路径跟踪 质心侧偏角估计 无迹卡尔曼滤波 自动转向控制

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车辆行驶过程中的状态估计问题综述 被引量：85

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作者 余卓平 高晓杰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期20-33,共14页

从传感器配置、估计用物理模型、状态估计算法和估计过程中的模型参数自适应4个方面回顾车辆行驶过程中的状态估计问题。对比分析以纵向车速、横摆角速度、质心侧偏角为估计目标时传感器的常见配置,给出合理的传感器配置方案;比较在不... 从传感器配置、估计用物理模型、状态估计算法和估计过程中的模型参数自适应4个方面回顾车辆行驶过程中的状态估计问题。对比分析以纵向车速、横摆角速度、质心侧偏角为估计目标时传感器的常见配置,给出合理的传感器配置方案;比较在不同估计目标下运动学模型和动力学模型的优缺点,提出纵向车速和横摆角速度适合采用运动学模型、质心侧偏角估计适合采用动力学模型的观点;列举并比较车辆状态估计中常用的估计算法,给出各算法在实际应用中所需注意的因素。指出实现估计过程中的参数自适应是提高不同行驶工况下观测器估计精度的有效手段,并介绍递推最小二乘、联合卡尔曼滤波等实现参数自适应的典型方法。 展开更多

关键词 车辆状态估计 观测器 车速估计 横摆角速度估计 质心侧偏角估计 参数自适应

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基于滑模控制理论的车辆横向稳定性控制 被引量：11

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作者 赵树恩 李以农 +1 位作者 郑玲 冀杰 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1-5,共5页

针对车辆在极限运动工况下转弯或变道行驶时的横向稳定性控制问题,建立以车辆横向速度、横摆角速度及车身侧倾角为状态变量的3自由度非线性动力学模型。在动力学分析的基础上,探讨依靠施加各车轮不同纵向制动力而产生辅助横摆力矩的方... 针对车辆在极限运动工况下转弯或变道行驶时的横向稳定性控制问题,建立以车辆横向速度、横摆角速度及车身侧倾角为状态变量的3自由度非线性动力学模型。在动力学分析的基础上,探讨依靠施加各车轮不同纵向制动力而产生辅助横摆力矩的方法来提高车辆在极限工况下的操纵稳定性。考虑到作为车辆状态变量之一的质心侧偏角难以测量,设计了基于车辆动力学模型及运动学关系相结合的质心侧偏角估计器。运用滑模控制理论,以车辆横摆角速度和质心侧偏角与相应的理想横摆角速度和质心侧偏角之差,作为车辆稳定性控制系统的两类控制输入变量,以车轮纵向制动力矩和方向盘转角为控制目标建立了联合滑模控制系统,通过计算机仿真表明,该控制方法可以有效改善车辆横向稳定性。 展开更多

关键词 车辆动力学稳定性 质心侧偏角估计 滑模控制 仿真

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基于模糊滑模控制的车辆稳定性研究 被引量：3

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作者 曾峰林 陈家琪 《电子科技》 2015年第7期165-168,共4页

针对车辆在转弯或变道引起的车辆稳定性控制问题,建立了用于稳定性控制的3自由度非线性动力学模型。文中将车辆横摆角速度、质心侧偏角作为主要控制变量。基于模糊滑模控制理论,采用直接横摆力矩控制方法控制横摆角速度和质心侧偏角,其... 针对车辆在转弯或变道引起的车辆稳定性控制问题,建立了用于稳定性控制的3自由度非线性动力学模型。文中将车辆横摆角速度、质心侧偏角作为主要控制变量。基于模糊滑模控制理论,采用直接横摆力矩控制方法控制横摆角速度和质心侧偏角,其中考虑到质心侧偏角难以通过传感器测量,设计了基于递归最小二乘法的质心侧偏角估计方法。同时,在基于Matlab与ADMAS联合调试的环境下进行了仿真分析,仿真结果表明该控制器能有效地使横摆角速度和质心侧偏角跟踪其期望值,使汽车保持在安全稳定的范围内。 展开更多

关键词 模糊滑模 直接横摆力矩 质心侧偏角估计 递归最小二乘法

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