[發明專利]車載減振設備的垂向振動狀態的觀測方法及系統

在審

• 申請號: 202210150451.8
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114486300A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 胡景晨
• 申請（專利權）人: 上海新紀元機器人有限公司
• 主分類號: G01M17/04
• 分類號: G01M17/04;G06F17/16;G06F30/20
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 劉桂芝

本發明提供了車載減振設備的垂向振動狀態的觀測方法及系統，包括：建立卡爾曼濾波器的模型，模型的觀測量包括車載減振設備的垂向加速度和垂向相對位移、車體的垂向加速度和車輛懸架的垂向相對位移，模型的狀態量包括車載減振設備的垂向速度和/或垂向位移；獲取觀測量在當前時刻的觀測值；采用卡爾曼濾波器對觀測量在當前時刻的觀測值進行處理，得到狀態量在當前時刻的最優估計值；根據狀態量在當前時刻的最優估計值得到車載減振設備在當前時刻的垂向速度和/或垂向位移。本發明可以更加準確、穩定、高效的度量車載減振設備的垂向振動狀態。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，尤指車載減振設備的垂向振動狀態的觀測方法及系統。

背景技術

為了控制車輛主動減振座椅、車輛主動減振擔架床等車載減振設備在車輛運行過程中的穩定性，往往需要獲取減振設備的振動狀態量，但是其中有一部分狀態量難以直接利用傳感器測量，例如減振設備在慣性空間的垂向位移、垂向速度。

垂向加速度可以通過加速度計精準獲取，如果采用加速度計積分，因為加速度計的量化噪聲、角度隨機游走、零偏不穩定性、角速率隨機游走及速率斜坡等誤差，積分后垂向位移/垂向速度會很快發散。如果采用GPS測量，因為車內設備的垂向振動位移很小，低于GPS的分辨率，測量的垂向位移難以滿足要求。

發明內容

本發明針對現有技術的至少部分不足，提供車載減振設備的垂向振動狀態的觀測方法及系統。

本發明提供的技術方案如下：

建立卡爾曼濾波器的模型，所述模型的觀測量包括車載減振設備的垂向加速度和垂向相對位移、車體的垂向加速度和車輛懸架的垂向相對位移，所述模型的狀態量包括車載減振設備的垂向速度和/或垂向位移；

獲取所述觀測量在當前時刻的觀測值；

采用所述卡爾曼濾波器對所述觀測量在當前時刻的觀測值進行處理，得到所述狀態量在當前時刻的最優估計值；

根據所述狀態量在當前時刻的最優估計值得到所述車載減振設備在當前時刻的垂向速度和/或垂向位移。

在一些實施例中，結合路面模型、1/4車輛動力學模型和減振設備動力學模型對所述車載減振設備的垂向振動狀態觀測進行總體建模，得到如下關系：

Δx_b＝x_b-x_s，Δx_s＝x_s-x_t，Δx_t＝x_t-z_g，

其中，m_b為1/4減振設備質量，m_s為1/4車體質量，m_t為車輪質量，k_b為1/4減振設備等效剛度系數，k_s為懸架剛度系數，k_t為車輪剛度系數，c_b為1/4減振設備等效阻尼系數，c_s為懸架阻尼系數，x_b依次為車載減振設備的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，x_s依次為車體的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，x_t依次為輪胎的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，z_g為隨機路面的垂向位移；

根據上述關系，在離散域建立如下的卡爾曼濾波器的模型：

X_k＝FX_k-1+Γw_k-1

Y_k＝CX_k+v_k；