基于容积卡尔曼滤波的路面附着系数估计算法研究

摘要

目前,识别路面附着系数的传感器无法适应汽车行驶过程中复杂的工况,仍然处于试验的阶段,并无在实际车辆运行中使用。本文在基于车辆动力学特性的基础上,设计了基于容积Kalman滤波的路面附着系数估计算法,主要研究内容如下:
　　(1)研究了 Kalman滤波理论,从理论上分析了容积 Kalman滤波理论相对其他Kalman滤波理论的优点。研究了车辆动力学特性,根据算法需求选取了三自由度和四自由车辆动力学模型;
　　(2)设计了车辆状态估计算法。在三自由度车辆模型的基础上,设计了基于容积Kalman滤波的估计算法,估计了车辆侧倾角,纵向速度,横摆角速度等与路面附着系数相关的车辆状态,对其进行了仿真验证,验证表明算法可以很好的估计上述车辆状态。
　　(3)设计了路面附着系数的估计算法。在建立了四自由度的车辆模型的基础上,将车辆状态数据作为观测量,四个轮胎的路面附着系数作为状态量,设计了基于容积Kalman滤波的估计算法,对四轮路面附着系数进行了估计;
　　(4)采用Carsim与Matlab/Simulink联合仿真平台对路面附着系数的估计算法进行验证。利用仿真平台,在高附着系数、低附着系数、对接路面的路况上,对基于容积 Kalman滤波的路面附着系数的估计算法进行了验证。并与扩展 Kalman滤波的估计算法的仿真结果、无迹Kalman滤波的估计算法的仿真结果和Casim给出的路面附着系数仿真值做对比分析。
　　通过仿真结果表明:基于容积Kalman滤波的路面附着系数估计算法可以很好的估计路面附着系数,并且在动态性能和稳态性能方面均优于扩展Kalman滤波的估计算法和无迹Kalman滤波的估计算法。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号表

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究工作的背景与意义

1.3 路面附着系数估计方法的现状以及趋势

1.4 主要研究内容

1.5 本论文的结构安排

第二章 路面附着系数估计算法的研究设计

2.1 引言

2.2 路面附着系数估计算法研究

2.3 路面附着系数估计算法总体设计

2.4 本章小结

第三章 车辆状态估计算法研究

3.1 引言

3.2 车辆状态估计算法实现

3.3 Carsim软件简介

3.4 车辆状态估计效果验证

3.5 本章小结

第四章 路面附着系数估计算法研究

4.1 引言

4.2 轮胎模型的建立

4.3 四自由度车辆模型建模

4.4 基于容积Kalman滤波算法的路面附着系数估计算法

4.5 本章小结

第五章 路面附着系数估计总算法验证

5.1 引言

5.2 路面附着系数估计总算法

5.3 路面附着系数估计总算法的验证

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果