一种车辆轮胎精确建模方法及其应用

技术特征：
1.一种车辆轮胎精确建模方法，其特征包括如下步骤：步骤1、建立考虑轮胎迟滞特性的轮胎简化物理模型，并引入描述粘弹性材料的力位移特性，从而建立弹簧阻尼迟滞系统；步骤1.1、将轮胎看作是由粘弹性材料的凹型支撑环和忽略弹性和阻尼的柔性高摩擦胎面环组成，从而建立轮胎简化物理模型；步骤1.2、在纯纵滑工况下，令轮胎地面接触点相对轮毂偏转的角度为凹型支撑环所产生的纵向变形量；令所有凹型支撑环的纵向弹力、阻尼力与迟滞力的复合力为轮胎纵向力；在纯侧偏工况下，令胎面与地面间的摩擦力挤压凹型支撑环所产生的侧向变形为轮胎侧偏角；令所有凹型支撑环的侧向弹力、阻尼力与迟滞力的复合力为轮胎侧向力；从而建立弹簧阻尼迟滞系统；步骤2、结合rc算子，建立所述弹簧阻尼迟滞系统的加载与卸载过程的复合力变形关系特性模型；步骤3、将纯工况下轮胎与地面的相互作用关系同样划分为加载阶段和卸载阶段；步骤3.1、定义轮胎胎冠相对轮辋偏转的角度为轮胎变形角，根据加载与卸载过程的复合力变形关系特性模型，将制动过程分为加载第一阶段、加载第二阶段和卸载阶段；在所述加载第一阶段：胎冠与地面间相对静止，胎冠与地面间的静摩擦力达到μf
n
，轮胎纵向变形角为其中，μ为路面摩擦系数，f
n
为轮胎垂向载荷；在所述加载第二阶段：轮胎纵向变形角达到最大变形角轮胎与地面间达到最大静摩擦力；在所述卸载阶段：摩擦从静摩擦向滑动摩擦过渡，直至轮胎抱死时摩擦转变为纯滑动摩擦，轮胎力稳定到μf
n
；轮胎纵向变形角从最大变形角回落到步骤3.2、根据滑移率从0到1的变化过程表示的是轮胎从自由转动到完全抱死的变化过程，并对应轮胎简化物理模型的纵向变形角从0压缩到并最终弹回到的过程，将轮胎力与滑移率关系曲线也分为加载第一阶段、加载第二阶段和卸载阶段；在加载第一阶段时，胎冠与地面间保持无明显相对滑动；滑移率从0点到达s
b
；在加载第二阶段时，滑移率从s
b
达到最佳滑移率s
m
；轮胎力达到最大值胎冠与地面间均无明显相对滑动；在卸载阶段时，滑移率超过s
m
，轮胎力开始下降，直至滑移率到达1，胎冠与地面间完全滑动，轮胎力从最大值逐渐回落到μf
n
；步骤3.3、根据侧偏角从0到90
°
的变化过程对应轮胎简化物理模型的弹簧侧向压缩，并最终部分回弹的过程，将侧向力与侧偏角的关系曲线仍分为加载第一阶段、加载第二阶段和卸载阶段；在加载第一阶段，胎冠与地面间保持无明显相对滑动；侧偏角从0点到达α
b
；在加载第二阶段，侧偏角从α
b
达到α
m
，侧向力达到附着极限胎冠与地面间维持无明显滑动；在卸载阶段；当侧偏角超过α
m
直至到90
°
时，轮胎力从最大值逐渐回落到完全侧滑时的滑动摩擦力μf
n
；
步骤4、利用式(1)-式(5)建立sae轮胎坐标系下，基于迟滞特性的纵滑与侧偏工况的半经验轮胎模型：m
z
＝f(α)
·
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)(2)(2)式(1)-式(5)中，f(x)为sae坐标系下轮胎的纵向力或者侧向力，对应的自变量x为滑移率s或者轮胎的侧偏角α；m
z
表示轮胎的回正力矩；d表示轮胎拖距；x
b
、x
m
和x
o
分别表示加载起始点、最大值点和卸载终点的对应的滑移率s
o
＝1或者侧偏角α
o
＝90
°
，其中，加载起始点和卸载终点对应的轮胎力相同；f称为缩放因子；p、q、β、r为轮胎力相应的参数；p
d
、q
d
、β
d
、r
d
为轮胎拖距相应的参数。2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种车辆轮胎精确建模方法及其应用，该方法的步骤包括：首先建立考虑轮胎迟滞特性的轮胎简化物理模型，引入描述粘弹性材料力位移特性的弹簧阻尼迟滞系统，其次结合RC算子，建立弹簧阻尼迟滞系统加载与卸载过程的复合力变形关系特性模型，再次将纯工况下轮胎与地面的相互作用关系同样划分为加载阶段和卸载阶段，建立SAE轮胎坐标系下基于迟滞特性的纵滑与侧偏工况表达统一的半经验轮胎模型(HysTire)。本发明能揭示轮胎力在小滑移率与大滑移率间或小侧偏角与大侧偏角间的内在联系，从而能解决现有轮胎模型形式复杂、辨识参数繁多和计算量大等缺点。识参数繁多和计算量大等缺点。识参数繁多和计算量大等缺点。


技术研发人员：段顺昌 张宸维 白先旭 石琴
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/11/18