汽车惯性参数测量试验台运动学分析与计算方法-农业机械学报.PDFVIP

２０１４年 ６月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ６期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０６．００１ 汽车惯性参数测量试验台运动学分析与计算方法 １ １ １ １ ２ 郭孔辉 　丁金全 　许　男 　姚麒麟 　袁显举 （１．吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 １３００２５；２．华南理工大学机械与汽车工程学院，广州 ５１０６４１） 摘要：提出一种汽车惯性参数测量试验台，通过模拟汽车的侧倾、俯仰和横摆运动测量汽车的惯性参数。在对试验 台的结构、控制方案和解算原理研究的基础上，采用多体动力学方法对试验台的运动学特性进行了分析，推导了定 轴转动的惯性参数解算公式，并根据试验测量数据进行惯性参数的计算；在试验过程中，由于在主模态运动过程中 会产生一定的副模态运动，为了验证定轴转动解算公式的精确性，建立了考虑试验台耦合运动的定点转动惯性参 数解算公式，根据试验测量数据利用非线性最小二乘法对惯性参数进行辨识，辨识结果与利用定轴转动解算公式 求解值和理论值进行了对比。结果表明：汽车惯性参数测量试验台的解算精度满足设计要求。 关键词：汽车　惯性参数　测量试验台　运动学分析　计算方法　参数辨识 ＋ 中图分类号：Ｕ４６１；Ｕ４６７５２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０６０００１０６ 汽车惯性参数测量试验台，俯仰运动通过独特的双 　　引言 铰叉机构来驱动；通过模拟汽车的侧倾、俯仰和横摆 汽车的惯性参数是决定汽车系统动力学特性的 运动来测量汽车的惯性参数，在对试验台结构、控制 关键因素，对汽车系统动力学产生重要的影响［１－６］。 方案和解算原理进行研究的基础上，采用多体动 汽车的惯性参数主要有质量、质心位置坐标、转动惯 力学的方法对试验台动态特性进行分析；研究中 量和惯性积。但精确测量汽车的惯性参数是非常困 发现，通过控制电动缸的长度可以实现模拟试验 难的。由于Ｓｅｇｅｌ利用经典力学研究汽车在转向控 台不同的运动工况；由于在主模态运动过程中会 制输入下的侧向动力学特性，需要汽车惯性参数的 产生一定的副模态运动，为了验证定轴转动解算 精确数值，促使了汽车惯性参数测量技术和设备的 公式的精确性，建立考虑试验台耦合运动的定点 ［７］ 开发来支撑汽车系统动力学的研究分析 。汽车 转动惯性参数解算公式，根据试验测量数据利用 惯性参数的测量，不应该把汽车简单看作刚体而不 非线性最小二乘法对惯性参数进行辨识，辨识结 考虑汽车各部分的惯性特性和对整车惯性特性的影 果与利用定轴转动解算公式求解的结果和理论值 响。汽车各部分的位置分布、结构特性和质量分布 进行对比分析。 都对整车惯性特性产生影响［８］。对于汽车惯性参 １　试验台测量原理 数的测量方法，国内外做了大量的研究工作，从传统 的单参数测量发展到了多参数测量；参数辨识［９－１１］ 该汽车惯性参数测量试验台如图 １所示，１号 （间接法测量）和汽车惯性参数测量试验台［１２－２２］ 电动缸垂直安装在底座和运动平台系统之间，其下 （直接法测量）一直是惯性参数测量的重要手段，为 端通过万向节或球轴承与底座进行球铰连接，前端 不同领域的应用提供精确的数据。汽车惯性参数测 推杆通过球轴承与运动平台系统进行球铰连接； 量试验台主要分为采用三线摆或复摆原理的试验台