太阳城集团

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轮胎法向力的实时确定.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610399117.0

申请日:

2016.06.07

公开号:

太阳城集团CN106257262A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01M 17/02申请日:20160607|||公开
IPC分类号: G01M17/02 主分类号: G01M17/02
申请人: 通用汽车环球科技运作有限责任公司
发明人: S-K·陈; V·派力普查克; N·K·莫什查克
地址: 美国密歇根州
优先权: 2015.06.19 US 14/744144
专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 贺紫秋
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610399117.0

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种装置包括作为子部件的多个轮胎和悬架系统。悬架系统包括被配置为提供悬架数据(S)的至少一个悬架传感器。控制器可操作地连接至悬架传感器。控制器具有处理器和有形非暂时性存储器,所述存储器上记录有用于执行用于至少部分地基于悬架数据(S)确定所述多个轮胎中的一个或多个的相应轮胎法向力(Fzi(t),i=1…n)的方法的指令。轮胎法向力(Fz)是在垂直方向上作用于每一个轮胎(或车轮)上的净力。作用于每一个轮胎上的轮胎法向力可以在不使用轮胎的具体模型、道路太阳城集团、车轮或轮胎传感器的情况下来确定。

权利要求书

1.一种装置,包括:
多个轮胎;
悬架系统,其可操作地连接至所述多个轮胎;
至少一个悬架传感器,其可操作地连接至悬架系统并且被配置为提供
悬架数据(S);
控制器,其可操作地连接至所述至少一个悬架传感器并且具有处理器
和有形非暂时性存储器,所述存储器上记录有用于执行用于至少部分地基
于所述悬架数据(S)确定所述多个轮胎中的一个或多个的相应轮胎法向
力(Fzi(t),i=1...n)的方法的指令,所述相应轮胎法向力可操作用于调
整车轮装置的运行;且
其中所述处理器执行所述指令使得所述控制器基于多个预定义参数
来确定变换矩阵(T)。
2.根据权利要求1所述的装置,其中:
所述悬架数据(S)包括所述多个轮胎中的每一个的相应实时悬架力
(Si(t),i=1...n);且
所述控制器被配置为通过将所述悬架数据(S)与所述变换矩阵(T)
相乘而获得所述相应的轮胎法向力(Fzi(t),i=1...n),使得:
<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mi>T</mi> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mi>n</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>.</mo> </mrow>
3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述多个预定义参数包括:
从所述装置的前轴到所述装置的重心的第一距离(a);
从所述装置的后轴到所述装置的所述重心的第二距离(b);
其中所述多个轮胎包括两个横向隔开的轮胎,使得所述两个横向隔开
的轮胎均在所述前轴和所述后轴中的一个上;
所述两个横向隔开的轮胎的相应第一中心线与第二中心线之间的轨
道宽度(d);
所述装置的侧倾惯性矩(Ixx);
所述装置的纵倾惯性矩(Iyy);
所述装置的簧载质量(M);和
所述多个轮胎中的每一个的相应质量(mi)。
4.根据权利要求3所述的装置,其中:
所述第一轮胎具有第一质量(m1);
所述变换矩阵(T)包括具有第一、第二、第三和第四系数(T11、T12、
T13、T14)的第一行,这些系数至少部分地基于所述第一质量(m1)、所述
第一距离(a)、所述第二距离(b)、所述轨道宽度(d)、所述侧倾惯性矩
(Ixx)、所述纵倾惯性矩(Iyy)和所述簧载质量(M)。
5.根据权利要求4所述的装置,其中所述第一、第二、第三和第四
系数(T11、T12、T13、T14)被定义为:
T11=1+mi*(d2/Ixx+a2/Iyy+1/M);
T12=m1*[-(d2/Ixx)+a2/Iyy+1/M];
T13=m1*[-(a*b/Iyy)+1/M+(d2/Ixx)];和
T14=m1*[-(a*b/Iyy)+1/M-(d2/Ixx)]。
6.根据权利要求3所述的装置,其中:
所述第二轮胎具有第二质量(m2);且
所述变换矩阵(T)包括具有第五、第六、第七和第八系数(T21、T22、
T23、T24)的第二行,这些系数至少部分地基于所述第二质量(m2)、所述
第一距离(a)、所述第二距离(b)、所述轨道宽度(d)、所述侧倾惯性矩
(Ixx)、所述纵倾惯性矩(Iyy)和所述簧载质量(M)。
7.根据权利要求3所述的装置,其中:
所述多个轮胎包括具有第三质量(m3)的第三轮胎;
所述变换矩阵(T)包括具有第九、第十、第十一和第十二系数(T31、
T32、T33、T34)的第三行,这些系数至少部分地基于所述第三质量(m3)、
所述第一距离(a)、所述第二距离(b)、所述轨道宽度(d)、所述侧倾惯
性矩(Ixx)、所述纵倾惯性矩(Iyy)和所述簧载质量(M)。
8.一种用于确定具有多个轮胎、控制器和具备至少一个悬架传感器
的悬架系统的装置中的轮胎法向力(Fz)的方法,所述方法包括:
经由所述至少一个悬架传感器获得悬架数据(S);
基于多个预定义参数经由所述控制器获得变换矩阵(T);
基于所述变换矩阵(T)和所述悬架数据(S)经由所述控制器确定所
述多个轮胎中的一个或多个的所述相应轮胎法向力(Fzi(t),i=1…4),所
述相应轮胎法向力可操作用于调整所述装置的运行。
9.根据权利要求8所述的装置,其中所述多个预定义参数包括:
从所述装置的前轴到所述装置的重心的第一距离(a);
从所述装置的后轴到所述装置的所述重心的第二距离(b);
其中所述多个轮胎包括两个横向隔开的轮胎,使得所述两个横向隔开
的轮胎均在所述前轴和所述后轴中的一个上;
所述两个横向隔开的轮胎的相应第一中心线与第二中心线之间的轨
道宽度(d);
所述装置的侧倾惯性矩(Ixx);
所述装置的纵倾惯性矩(Iyy);
所述装置的簧载质量(M);和
所述多个轮胎中的每一个的相应质量(mi)。
10.根据权利要求9所述的装置,其中:
所述第一轮胎具有第一质量(m1);
所述变换矩阵(T)包括具有第一、第二、第三和第四系数(T11、T12、
T13、T14)的第一行,这些系数至少部分地基于所述第一质量(m1)、所述
第一距离(a)、所述第二距离(b)、所述轨道宽度(d)、所述侧倾惯性矩
(Ixx)、所述纵倾惯性矩(Iyy)和所述簧载质量(M)。

说明书

轮胎法向力的实时确定

技术领域

本发明总体上涉及在不使用任何轮胎或者车轮传感器的情况下确定
在装置中的轮胎法向力。

背景技术

轮胎法向力在具有轮胎的装置的动力学中起着重要的作用。轮胎法向
力可以通过使用轮胎传感器来确定。

发明内容

一种装置包括多个轮胎和悬架系统。该装置可以是车辆、机器人、农
具、体育相关设施或者任何其他类型的设备。悬架系统包括配置为提供悬
架数据(S)的至少一个悬架传感器。控制器可操作地连接至悬架传感器。
该控制器具有处理器和有形非易失性存储器,所述有形非暂时性存储器上
记录有用于执行用于至少部分地基于悬架数据(S)确定所述多个轮胎中
一个或者多个的相应实时轮胎法向力(例如,Fzi(t),i=1...4)的方法的指
令。轮胎法向力是在垂直方向上作用于每一个轮胎(或者车轮,可互换使
用)上的净力。作用于每一个轮胎上的轮胎法向力在不需要轮胎传感器、
轮胎的特定模型或者道路太阳城集团的情况下而确定。至少一个悬架传感器可以
包括应变计或者薄膜应变计。

通过处理器执行指令使得控制器基于多个预定参数来确定变换矩阵
(T)。控制器配置为通过将悬架数据(S)与变换矩阵(T)相乘来获得相
应实时轮胎法向力(例如,Fzi(t),t=1...4)。悬架数据(S)可以包括多个
轮胎中的每一个的相应实时悬架力(Si(t),i=1...4)。相应轮胎法向力可
操作用于调节装置的运行或者控制,即,装置的运行可以基于相应轮胎法
向力的大小或者值来调节。

预定参数包括:从装置的前轴至装置的重心的第一距离(a);从装置
的后轴至装置的重心的第二距离(b);以及在两个横向隔开的轮胎的相应
第一中心线与第二中心线之间的轨道宽度(d);多个轮胎包括两个横向隔
开的轮胎,从而使得两个横向隔开的轮胎均在前轴和后轴中的一个上。预
定参数进一步包括:侧倾惯性矩(Ixx);纵倾惯性矩(Iyy);装置的簧载质
量(M);以及多个轮胎中的每一个轮胎的相应质量(mi)。

变换矩阵(T)可以包括具有第一系数、第二系数、第三系数和第四
系数(T11、T12、T13、T14)的第一行,这些系数至少部分地基于第一轮胎
的第一质量(m1)、第一距离(a)、第二距离(b)、轨道宽度(d)、侧倾
惯性矩(lxx)、纵倾惯性矩(lyy)和簧载质量(M)。

变换矩阵(T)可以包括具有第五系数、第六系数、第七系数和第八
系数(T21、T22、T23、T24)的第二行,这些系数至少部分地基于第二轮胎
的第二质量(m2)、第一距离(a)、第二距离(b)、轨道宽度(d)、侧倾
惯性矩(lxx)、纵倾惯性矩(lyy)和簧载质量(M)。

变换矩阵(T)可以包括具有第九系数、第十系数、第十一系数和第
十二系数(T31、T32、T33、T34)的第三行,这些系数至少部分地基于第三
轮胎的第三质量(m3)、第一距离(a)、第二距离(b)、轨道宽度(d)、
侧倾惯性矩(lxx)、纵倾惯性矩(lyy)和簧载质量(M)。

变换矩阵(T)可以包括具有第十三系数、第十四系数、第十五系数
和第十六系数(T41、T42、T43、T44)的第四行,这些至少部分地基于第四
轮胎的第四质量(m4)、第一距离(a)、第二距离(b)、轨道宽度(d)、
侧倾惯性矩(lxx)、纵倾惯性矩(lyy)和簧载质量(M)。

通过以下结合附图用于执行本发明的最佳方式的详细描述,上述特征
和优点和本发明的其他特征和优点从而容易显而易见。

附图说明

图1是具有多个轮胎的装置的示意性局部平面图;

图2是图1的装置的示意性局部侧视图;

图3是用于确定图1的多个轮胎的轮胎法向力(Fz)的方法的流程图;
以及

图4是用于确定可以用在图3的方法中的变换矩阵(T)的方法的流
程图。

具体实施方式

参照附图,其中相同的附图标记表示多个视图中相同或者相似的部
件,图1是具有多个轮胎14的装置10的示意性局部平面图。装置10可
以是车辆12。然而,要理解的是装置10可以是机器人、农具、体育相关
设施或者任何其他类型的设备。在示出的实施例中,多个轮胎14分别包
括第一轮胎、第二轮胎、第三轮胎和第四轮胎16L、16R、18L、18R。然
而,要理解的是装置10可以包括任何数目的轮胎。

图2是装置10的示意性局部侧视图,其示出了第一轮胎16L和第三
轮胎18L。参考图2,装置10包括可操作地连接至多个轮胎14的悬架系
统20。悬架系统20可以包括弹簧22、减震器或阻尼器24和可操作地连
接至主体26的各种其他部件(未示出)。悬架系统20包括至少一个悬架
传感器28(参照图2中的传感器28A、28B、28C)。参考图2,控制器30
可操作地连接至悬架传感器28和车辆10的各种其他部件。

参考图2,控制器30具有处理器32和有形非暂时性存储器34,所述
存储器34上记录有用于执行用于至少部分地基于由悬架传感器28获得的
悬架数据(S)确定多个轮胎14中的一个或多个的相应实时轮胎法向力(Fzi
(t),i=1...n)的方法100(下文参考图1到3描述)的指令。悬架数据(S)
包括具有4个轮胎的车辆10上的多个轮胎中的每一个的相应实时悬架力
(Si(t),i=1...4)。

轮胎法向力是在垂直方向z上作用于每一个轮胎(或车轮,可互换使
用)上的净力。参考图2,示出了第一轮胎16L和第三轮胎18L的相应重
心40、42。多个轮胎14中的每一个具有作用于其上的轮胎法向力(Fz)
和悬架力(Si)。参考图2,由箭头44示出的轮胎法向力(F1)和由箭头
46示出的悬架力(S1)作用在第一轮胎16L上。参考图2,由箭头48示出
的轮胎法向力(F3)和由箭头50示出的悬架力(S3)作用在第三轮胎18L
上。

图3的方法100可以在需要轮胎法向力(Fz)估计的任何装置10中采
用。通过使用方法100,可以在不需要模型太阳城集团、道路太阳城集团、车轮或轮胎
传感器的情况下确定轮胎法向力。因此,处理器32执行指令通过允许在
不需要使用轮胎或车轮传感器的情况下使用悬架传感器28实时确定轮胎
法向力来改进装置10的运作。

参考图2,悬架传感器28可以安装在如由传感器28A、28B和28C所
示的各个位置中。悬架传感器28的安装的变动可以取决于装置10的设计
并且只可影响从已测量信号到悬架力的转变(参照方程式(1))。然而,
变换矩阵(T)的数学结构保持相同。参考图2,悬架传感器28可以包括
可操作地连接至控制器30的应变计52(诸如薄膜应变计)。应变计52被
配置为利用安装表面处的应变力元件的变动来改变其电阻。应变力变动可
由悬架力而引起,所述悬架力可以通过应变力使用控制器框30中的线性
弹性法则识别。应变计52的此电阻变化可以使用如本领域技术人员所了
解的惠斯通电桥54来测量。应变力可以被定义为整个悬架部分20或弹簧、
减震器的任何局部段或悬架基座的任何部件的相对位移。控制器30通过
其‘应变力与力’的转换关系来考虑应变力定义的类型和传感器安装的类
型;参照以下方程式(1)。应变计52可以检测由弹簧和减震器这两者一
起产生的组合力(如由传感器28C所示)。应当理解,装置10可以采用本
领域技术人员所已知的任何类型的悬架传感器28。

控制器30可以是装置10的其他控制模块的整体部分或是可操作地连
接至装置10的其他控制模块的分立模块。装置10可以呈现许多不同形式
并且可包括多个和/或替代的部件和设施。虽然图中示出了实例性装置10,
但是图中所示的部件不旨在用于限制。实际上,可以使用另外的或替代的
部件和/或实施方式。

现在参考图3,示出了存储在图1的控制器30上或可由图1的控制器
30执行的方法100的流程图。方法100不需要以本文叙述的特定次序应用。
另外,应当理解,可以新增或消除某些框。参考图3,方法100可以开始
于框102,其中控制器30被编程为经由至少一个悬架传感器28获得悬架
数据(S)。悬架数据(S)可以包括多个轮胎14中的每一个的相应实时悬
架力(Si(t),i=1...4)。悬架传感器28和悬架数据(S)可以在测试实验
室中利用一组校准因子(下文示为[α,β,γ,δ])来校准。在以下方程式
(1)中,Si表示悬架力且εi表示来自悬架传感器28的读数。方程式(1)
的相关性基于悬架传感器28的类型而可以是线性或非线性的。

<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>4</mn> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>&alpha;</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>&beta;</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>&gamma;</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>&delta;</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

在图3的框104中,控制器30被编程或配置为基于装置10的多个预
定义参数来确定变换矩阵(T)。参考图1,预定义参数包括:从装置10的
前轴62到装置10的重心64的第一距离60(a);从装置10的后轴68到
装置10的重心64的第二距离66(b);和轨道宽度70(d)。参考图1,轨
道宽度70(d)或装置10的边-边横向宽度可以被定义为多个轮胎14中的
两个横向隔开的轮胎16L、16R(或18L、18R)的第一中心线74L和第二
中心线74R(或76L、76R)之间的距离,使得所述两个横向隔开的轮胎是
在前轴62(第一轮胎16L和第二轮胎16R)或后轴68(第三轮胎18L和
第四轮胎18R)上。

所述预定义参数还包括;侧倾惯性矩(Ixx);纵倾惯性矩(Iyy);装置
10的簧载质量72(M)(参见图2);以及多个轮胎14中的每个轮胎的相
应质量(mi)。刚性体的惯性矩(又被称为角度质量或转动惯量)确定了绕
旋转轴的预期角加速度所需的转矩,该旋转轴如用于纵倾运动78(θ)的y
轴(图2所示装置10的前后运动)或用于侧倾运动80的x轴(图2
所示装置10的左右运动)。所述惯性矩取决于主体的质量分布以及选择的
轴,其中更大的力矩需要更多的转矩来改变主体的旋转。

预定义参数可以实时变化或可以对于每个装置10是恒定的。例如,
第一距离60(a)、第二距离66(b)和轨道宽度70(d)对于装置10可以
是预定常数。侧倾惯性矩(Ixx)和纵倾惯性矩(Iyy)可以以给定装置10
的相应初始值来预定义并在之后进行实时校准。轮胎的簧载质量72(M)
及相应质量(mi)可以通过标称、初始值来预定义,然后可对其进行实时
校准。一个或多个质量传感器86可以用于校准或标度多个轮胎14中的每
个轮胎的簧载质量72(M)及相应质量(mi)的初始数值。

参照图2,在具有悬架系统20的装置10中,簧载质量72(M)是被
支撑在悬架系统20上方的装置10的总质量的一部分。簧载质量72(M)
一般包括装置10的主体26和内部部件(未示出),诸如乘客、货物等。
簧载质量72(M)不包括悬架在悬架系统20下方的部件的质量。相反,
非载簧质量为悬架系统20、轮轴/轴承/轮毂、轮胎以及直接连接至悬架系
统20而非由悬架系统20支撑的其他部件的质量。装置10可以包括侧倾
传感器82和纵倾传感器84。

如上所指出,在图3的框104中,控制器30被编程或配置为基于多
个预定义参数来确定变换矩阵(T)。在具有n个轮胎的装置10中,所述
变换矩阵(T)可以包括n行和n列。在示出的实施例中,装置10包括四
个轮胎16L、16R、18L、18R;因此所述变换矩阵(T)为以下方程式(2)
所示的四乘四矩阵:

<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>11</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>12</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>13</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>14</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>21</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>22</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>23</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>24</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>31</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>32</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>33</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>34</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>41</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>42</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>43</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mn>44</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

所述变换矩阵(T)包括具有第一、第二、第三和第四系数(T11、T12、
T13、T14)的第一行,这些系数至少部分地基于第一轮胎(如图1中的16L)
的第一质量(m1)、所述第一距离60(a)、第二距离66(b)、轨道宽度70
(d)、侧倾惯性矩(Ixx)、纵倾惯性矩(Iyy)以及簧载质量(M)。应当理
解,轮胎的顺序可以改变,因此多个轮胎14中的任一轮胎都可以称为“第
一轮胎”。参照以下一组方程式(3),所述第一、第二、第三和第四系数(T11、
T12、T13、T14)可以定义为:

T11=1+m1*(d2/Ixx+a2/Iyy+1/M);

T12=m1*[-(d2/Ixx)+a2/Iyy+1/M];

T13=m1*[-(a*b/Iyy)+1/M+(d2/Ixx)];

T14=m1*[-(a*b/Iyy)+1/M-(d2/Ixx)]。(3)

所述变换矩阵(T)包括具有第五、第六、第七和第八系数(T21、T22、
T23、T24)的第二行,这些系数至少部分地基于第二轮胎(如图1中的16R)
的第二质量(m2)、第一距离60(a)、第二距离66(b)、轨道宽度70(d)、
侧倾惯性矩(Ixx)、纵倾惯性矩(Iyy)以及簧载质量(M)。参照以下一组
方程式(4),所述第五、第六、第七和第八系数(T21、T22、T23、T24)可
以定义为:

T21=m2*[-(d2/Ixx)+a2/Iyy+1/M];

T22=1+m2*(d2/Ixx+a2/Iyy+1/M);

T23=m2*[-(a*b/Iyy)+1/M-(d2/Ixx)];

T24=m2*[-(a*b/Iyy)+1/M+(d2/Ixx)]。(4)

所述变换矩阵(T)包括具有第九、第十、第十一和第十二系数(T31、
T32、T33、T34)的第三行,这些系数至少部分地基于第三轮胎(如图1中
的18L)的第三质量(m3)、所述第一距离60(a)、第二距离66(b)、轨
道宽度70(d)、侧倾惯性矩(Ixx)、纵倾惯性矩(Iyy)以及簧载质量(M)。
参照以下一组方程式(5),所述第九、第十、第十一和第十二系数(T31、
T32、T33、T34)可以定义为:

T31=m3*[-(a*b/Iyy)+1/M+d2/Ixx];

T32=m3*[-(a*b/Iyy)+1/M-d2/Ixx];

T33=1+m3*(b2/Iyy+1/M+d2/Ixx);

T34=m3*(b2/Iyy+1/M-d2/Ixx)。(5)

所述变换矩阵(T)包括具有第十三、第十四、第十五和第十六系数
(T41、T42、T43、T44)的第四行,这些系数至少部分地基于第四轮胎(如
图1中的18R)的第四质量(m4)、所述第一距离60(a)、第二距离66(b)、
轨道宽度70(d)、侧倾惯性矩(Ixx)、纵倾惯性矩(Iyy)以及簧载质量(M)。
参照以下一组方程式(6),所述第十三、第十四、第十五和第十六系数(T41、
T42、T43、T44)可以定义为:

T41=m4*[-(a*b/Iyy)+1/M-d2/Ixx];

T42=m4*[-(a*b/Iyy)+1/M+d2/Ixx];

T43=m4*(b2/Iyy+1/M-d2/Ixx);以及

T44=1+m4*(b2/Iyy+1/M+d2/Ixx)。(6)

在图3的框106中,控制器30被编程或配置为通过将悬架数据(S)
与变换矩阵(T)相乘而获得多个轮胎14中的每个轮胎的轮胎法向力(Fz),
如以下方程式(7)所示。

<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mi>T</mi> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>S</mi> <mi>n</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

处理器执行指令通过允许在不需要安装轮胎传感器或不需要道路信
息的情况下确定轮胎法向力改进装置10的运作。轮胎法向力在装置10的
动态特性中可以起着重要作用,并且可以被用作各种控制算法的输入,从
而进一步改进装置10的运作。

参考图1和4,处理器32以及控制器30的有形非暂时性存储器34可
以包括用于执行用于获得变换矩阵(T)的实例性方法200的已记录指令。
方法200是一个实例,且可以采用其他方法来获得变换矩阵(T)。方法200
包括图4中所示的框202、204和206。

在框202中,控制器30被编程或配置为分别获得描述装置10的垂直
车轮动态特性的第一组方程式(8)和描述在本文称作簧载和非簧载质量
动态方程式的悬架力(Si=Si(t),i=1,...,4)的第二组方程式(9)。在
此,ksf、csf和ksr以及csr分别是装置10的悬架系统的前侧刚度和后侧刚度
以及粘度系数。Zc描述了簧载质量(M)的垂直运动;且(zi,i=1,...,
4)是车轮/轮胎中心14的垂直位移,上点指示太阳城集团导数,且其他参数与先
前描述的相同。

<mrow> <mi>M</mi> <msub> <mover> <mi>Z</mi> <mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo> </mover> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>4</mn> </msub> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mover> <mi>&theta;</mi> <mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo> </mover> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>aS</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>aS</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>bS</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>bS</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>



在框204中,控制器30被编程或配置为获得下文分别如方程式(10)
和(11)中所示的第一组方程式和第二组方程式的拉普拉斯变换(从‘z’空
间转换为‘p’空间)。在此,每个波浪号变量指示作为p的函数的对应的拉
普拉斯图像。

<mrow> <msub> <mover> <mi>Z</mi> <mo>~</mo> </mover> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msup> <mi>Mp</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <mover> <mi>&theta;</mi> <mo>~</mo> </mover> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <msup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>b</mi> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>b</mi> <msub> <mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo> </mover> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>



在图4的框206中,变换矩阵(T)可以通过使用以上方程式(7)、(10)
和(11)以及以下方程式(12)而获得。变换矩阵(T)可以使用装置10
的悬架力(Si=Si(t),i=1,...,4)和轮胎法向力(Fzi(t),i=1...4)的
已知值进行校准。

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>m</mi> <msub> <mover> <mi>z</mi> <mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo> </mover> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>...</mn> <mo>,</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

如上所述,图1的控制器30可以包括计算装置,所述计算装置采用
操作系统或处理器32和用于存储并且执行计算机可执行指令的存储器34。
计算机可执行指令可以由使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序
而编译或解译,所述编程语言和/或技术包括(但不限于且单独或组合地)
JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。一般来说,处理器
52(例如,微处理器)从(例如)存储器、计算机可读介质等接收指令并
且执行这些指令,由此执行一个或多个程序,所述程序包括本文描述的一
个或多个程序。这样的指令和其他数据可以使用各种计算机可读介质来存
储和传输。

计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可以由计算
机(例如,由计算机的处理器)读取的数据(例如,指令)的任何非暂时
性(例如,有形)介质。这样的介质可以采取许多形式,包括(但不限于)
非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括(例如)光盘或磁盘
和其他持久存储器。易失性介质可以包括(例如)可以构成主存储器的动
态随机存取存储器(DRAM)。这样的指令可以由一个或多个传输介质来
传输,所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤,包括具有耦合至计算机
的处理器的系统总线的导线。某些形式的计算机可读介质包括(例如)软
盘片、软盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其
他任何光学介质、穿孔卡、纸带、带有穿孔图案的任何其他物理介质、RAM、
PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或存储器盒或
计算机可读的任何其他介质。

查找表、数据库、数据仓库或本文描述的其他数据存储装置可以包括
用于存储、存取和检索各种数据的各种机构,包括分层数据库、文件系统
中的文件集、专用格式的应用程序数据库、关系型数据库管理系统
(RDBMS)等。每个这样的数据存储装置均可以包括在采用诸如上述一
种操作系统的计算机操作系统的计算装置内,并且可以经由网络以各种方
式中的任何一种或多种来存取。文件系统可以从计算机操作系统存取,并
且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了用于创建、存储、编辑
和执行已存储的程序的语言(诸如上述PL/SQL语言)之外还可以采用结
构化查询语言(SQL)。

详细说明书和附图或图支持并且描述本发明,但是本发明的范围仅仅
是由权利要求书限定。虽然已详细地描述了用于执行本发明的某些最佳形
式和其他实施例,但是也存在用于实践所附权利要求书中限定的本发明的
各种替代设计和实施例。另外,图式中所示的实施例或本说明书中提及的
各种实施例的特性不一定被理解为彼此独立的实施例。相反,在实施例的
一个实例中描述的各特性可以与其他实施例的一种或多个其他期望的特
性相结合是可能的,从而得到未用文字或为参照附图描述的其他实施例。
因此,这类其他实施例落入所附权利要求书的范围的框架内。

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