基于ABS轮速信号的间接胎压监测技术研究

论文摘要

汽车轮胎胎压的高低,直接影响到整车行驶的安全性、舒适性以及燃油经济性。爆胎是引发交通事故的主要原因之一,保持轮胎胎压正常和及时发现轮胎漏气是防止爆胎的关键。汽车轮胎胎压监测系统(TPMS)主要用于汽车行驶时实时监测轮胎胎压,对轮胎漏气和低胎压进行报警,是驾车者和乘车人员生命安全的保障预警系统。本文首先介绍了TPMS的发展历史、现状以及未来的发展方向,分析了直接式和间接式两种TPMS的结构和工作原理,研究了轮速、有效滚动半径、轮胎扭转刚度和轮胎纵向刚度随轮胎胎压变化的关系,并在此基础上提出了基于轮胎纵向刚度的间接胎压监测方法。建立了一种含有4个参数的轮胎纵向力模型,并通过该模型利用基于模式搜索的最小二乘法对驱动轮的纵向刚度和滚动半径进行了动态估计,得出了胎压变化与纵向刚度近似成反比的关系。该算法避免了求解模型参数时对优化函数导数的求取,解决了由于初值选取不当、迭代不收敛的困难。MATLAB仿真说明了该算法的可行性。在车辆试验数据上运行该算法,结果证明轮胎的压力与轮胎纵向刚度近似成反比,指出了可靠的纵向刚度估计可用于胎压监测。基于轮胎纵向刚度的间接胎压监测方法算法简单,克服了先前间接式轮胎胎压监测方法的许多缺陷,提高了精度。该方法仅仅使用车轮转速数据作为输入,而转速传感器是汽车防抱死控制系统(ABS)的基本组成部分。因此该算法可以与ABS结合工作,低成本的实现间接胎压监测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 胎压监测系统简介
• 1.2.1 直接式TPMS
• 1.2.2 间接式TPMS
• 1.2.3 直接式TPMS和间接式TPMS的比较
• 1.3 胎压监测系统的研究和发展
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 未来发展趋势
• 1.4 课题研究内容与意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 1.5 本章小节
• 第二章 胎压相关参数分析
• 2.1 轮速
• 2.1.1 轮速与胎压的关系
• 2.1.2 轮速与胎压的关系求取
• 2.2 有效滚动半径
• 2.2.1 有效滚动半径与胎压的关系
• 2.2.2 有效滚动半径与胎压的关系求取
• 2.3 轮胎扭转刚度
• 2.3.1 轮胎扭转刚度与胎压的关系
• 2.3.2 轮胎扭转刚度与胎压的关系求取
• 2.4 轮胎纵向刚度
• 2.5 本章小节
• 第三章 轮胎纵向力模型
• 3.1 轮胎纵向力模型的建立
• 3.2 轮胎纵向力模型的简化
• 3.3 轮胎纵向力模型参数分析
• 3.3.1 轮速信号的滤波处理
• 3.3.2 轮速信号的确定
• 3.3.3 车速的估计
• 3.4 本章小节
• 第四章 基于模式搜索的轮胎纵向刚度估计
• 4.1 模式搜索算法的基本原理
• 4.2 基于模式搜索的最小二乘法
• 4.2.1 最小二乘法
• 4.2.2 基于模式搜索的最小二乘法
• 4.3 基于模式搜索的最小二乘法求解模型参数
• 4.3.1 目标函数的建立
• 4.3.2 模型参数的搜索过程
• 4.4 仿真研究
• 4.5 本章小节
• 第五章 基于试验的轮胎纵向刚度与胎压监测
• 5.1 试验原理及方法
• 5.1.1 ABS轮速传感器
• 5.1.2 轮速信号的检测
• 5.2 均匀试验设计概述
• 5.3 均匀试验设计表的构造
• 5.4 试验设计
• 5.4.1 正常胎压的标准
• 5.4.2 一个轮胎的胎压发生变化
• 5.5 试验结果分析
• 5.5.1 试验设置
• 5.5.2 数据分析
• 5.6 本章小节
• 第六章 全文工作总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文