（韩利国）Real-time+Tire+Parameters+Observer+for+Vehicle+Dynamics+Stability+Control.pdf
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XKA5750
数控
铣床
传动系统
设计
- 资源描述：
-
XKA5750型数控铣床主传动系统设计,XKA5750,数控,铣床,传动系统,设计
- 内容简介：
-
C H l N E S EJ O U 剐N A LO FM E C H A N I C A LE N G I N E E 刚 N G。6 2 0 V 0 1 2 3 ，N o 5 ，2 0 1 0l - l _ _ 自= I l l - _ _ _ - _ _ _ I - _ I _ _ I - _ _ _ _ l _ _ _ _ l - _ - - - _ - _ _ - - _ _ _ _ l l - _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ l _ - _ _ I _ _ _ _ _ - _ _ _ 一i i I - - - _ _ - - _ _ _ - l - l I _ 一I X ) l ：1 0 3 9 0 1 C J M E 2 0 1 0 0 5 6 2 0 ，a v a i l a b l eo n l i n ea tw w w c j m e n e t c o r n ；w w w c j m e n e t C O I I L e nR e a l - t i m eT i r eP a r a m e t e r sO b s e r v e rf o rV e h i c l eD y n a m i c sS t a b i l i t yC o n t r o lL IL i a n g 宰，L IH o n g z h i ，Z H A N GX i a o l o n g ，H EL i n ，a n dS O N GJ i a nS t a t eK e yL a b o r a t o r yo f A u t o m o t i v eS a f e t ya n dE n e r g y , T s i n g h u aU n i v e r s i t y , B e r i n g1 0 0 0 8 4C h i n aR e c e i v e dD e c e m b e r1 5 ，2 0 0 9 ；r e v i s e dA u g u s t2 ，2 0 1 0 ；a c c e p t e dA u g u s t1 8 ，2 0 1 0 ；p u b l i s h e de l e c t r o n i c a l l yA u g u s t2 0 ，2 0 1 0A b s t r a c t ：T h ep e r f o r m a n c eo f t h ev e h i c l ed y n a m i c ss t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e m ( D S C li sd o m i n a t e db yt h ea c c u r a t ee s t i m a t i o no f t k ef o r c e si nr e a l t i m e T h ec h a r a c t e r i s t i c so ft i r ef o r c e sa r ed e t e r m i n e db yt i r ed y n a m i cs t a t e Sa n dp a r a m e t e r s ，w h i c hv a r yi na l lo b v i o u s l yl a r g es c o p e a l o n gw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s C u r r e n t l y ，t h e r eh a v eb e e nm a n ym e t h o d sb a s e do nt h en o n l i n e a ro b s e r v e rt oe s t i m a t et h et i r ef o r c ea n dd y n a m i cp a r a m e t e r s ，b u tt h e yw e r eo n l yu s e di no f f - l i n ea n a l y s i sb e c a u s eo ft h ec o m p u t a t i o nc o m p l e x i t ya n dt h ed y n a m i c sd i f f e r e n c e so ff o u rt i r e si nt h es t e e r i n gn l a n e u v e rc o n d i t i o n sw e r en o tc o n s i d e r e dp r o p e r l y T h i sp a p e rd e v e l o p san o v e la l g o r i t h mt oo b s e r v et i r ep a r a m e t e r si nr e a l - t i m ec o n t r o l l e rf o rD S C T h ea l g o r i t h mi sb a s e do nt h es e n s o r f u s i o nt e c h n o l o g yw i t ht h es i g n a l so fD S Cs e n s o r s ，a n dt h et i r ep a r a m e t e r sa r ee s t i m a t e dd u r i n gas e to fm a n e u v e rc o u r s e s T h ec a l i b r a t e dt i r ep a r a m e t e r si nt h ec o n t r o lc y c l ea r et r e a t e da st h ee l e m e n t a r ys t a t e sf o rv e h i c l ed y n a m i c so b s e r v a t i o n i nw h i c ht h ee r r o r sb e t w e e nt h ec a l c u l a t e da n dt h em e a s u r e dv e h i c l ed y n a m i c sa r eu s e da st h ec o r r e c t i n gf a c t o r sf o r t h et i r ep a r a m e t e ro b s e r v i n gp r o c e s s T h et e s tp r o c e s sw i t l lag i v e na c c e l e r a t i o nf o l l o w i n gas t r a i l g h tl i n ei su s e dt ov a l i d a t et h ee s t i m a t i o nm e t h o do ft h el o n g i t u d i n a ls t i f f n e s s ；w h i l et h et e s tp r o c e s sw i t hag i v e ns t e e r i n ga n g l ei su s e dt ov a l i d a t et h ee s t i m a t e dv a l u eo ft h ec o r n e r i n gs t i f f n e s s T h eg r o u n dt e s tr e s u l ts h o w st h a tt h ep r o p o s e da l g o r i t h mc a ne s t i m a t et h et i r es t i f f n e s sa c c u r a t e l yw i t ha l la c c e p t a b l ec o m p u t a t i o nc o s tf o rr e a l - t i m ec o n t r o l l e ro n l yu s i n gD S Cs e n s o rs i g n a l 1 1 1 ep r o p o s e da l g o r i t h mc a nb ea l le f f i c i e n ta l g o r i t h mf o re s t i m a t i n gt h et i r ed y n a m i cp a r a m e t e r si nv e h i c l ed y n a m i c ss t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e m ，a n dc a nb e u s e dt oi m p r o v et h er o b u s t n e s so f t h eD S Cc o n t r o l l e r K e yw o r d s ：t i r e ，l o n g i t u d i n a ls t i f f n e s s ，c o r n e r i n gs t i f f n e s s ，v e h i c l ed y n a m i c ss t a b i l i t yII n t r o d u c t i o nW i t ht h ed e v e l o p m e n to fa c t i v ec o n t r o lt e c h n o l o g yo fv e h i c l ec h a s s i s ，a c c u r a t ea d j u s t m e n to ft h er a n g ea n dt h ed i s t r i b u t i o no fl a t e r a la n dl o n g i t u d i n a lt i r ef o r c e s h a sb e c o m ea ni m p o r t a n tw a yt oi m p r o v et h ed y n a m i c ss t a b i l i t y T h ei n t e r v e n t i o ne f f e c t so ft h ed y n a m i c sc o n t r o ls y s t e m s u c ha sa n t i 1 0 c kb r a k es y s t e m ( A B S ) t r a c t i o nc o n t r o ls y s t e m ( T C S ) ，a n dd y n a m i c ss t a b i l i t yc o n t r o l ( D S C ) ，a r ed e t e r m i n e db yt h et i r ea n dr o a df r i c t i o n t “、气NZ E N T A N 【纠f i r s t l ye x p l a i n e dt h eD S Cc o n t r o ll o g i cb a s e do nt h ee l e m e n t a r yt i r ef o r c ee s t i m a t i o nl o g i c a n dHA T T 0 ，e ta l I j J f u r t h e rd e v e l o p e dv e h i c l ed y n a m i c sm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h et i r ef o r c ec o n t r o lw i t hn o n l i n e a ro p t i m u md i s t r i b u t i o n O b v i o u s l y , t h ea c c u r a t et i r ef o r c ee s t i m a t i o nh a sb e c o m eak e yl o o pi nt h ed y n a m i c sc o n t r o Is y s t e mm e n t i o n e da b o v e W i t hc o n s i d e r i n gt h ec o m p u t a t i o nc o m p l e x i t ya n dc o s to ft i r ef o r o ee s t i m a t i o nm e t h o d t h es i m p l i f i e d p a r a m e t e rt i r em o d e li su s e dm o s tf r e q u e n t l y t 4 J T h et i r ep a r a m e t e r s e s p e c i a l l yl o n g i t u d i n a la n dc o r n e r i n gs t i 筋e s s d e t e r m i n et h ee s t i m a t i o na c c u r a c yo ft i r ef o r c e s K I N 例，e ta 1 e s t i m a t e dt i r ef o r c e sw i t ht i r ed a t am a p ，b u tt h ee f f e c t s ，w h i c ha r ei n f l u e n c e db yt h et i r ep r e s s u r e ，C o r r e s p o n d i n ga u t h o r E - m a i l ：l i a n g l t s i n g h u a e d u c nT h i sp r o j e c ti ss u p p o r t e db yN a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a ( G r a n tN o 5 0 9 0 5 0 9 2 )t e m p e r a t u r e ，m a t e r i a l sa g i n g ，a n dt h et i r et r e n dw e a r i n g ，c a n n o tb ec o m p e n s a t e de f f e c t i v e l y V A NZ E N T A N 吲e s t i m a t e dt h et i r ef o r c e sw i t hs i m p l i f i e dH S R It i r em o d e l T h e s ed y n a m i c ss t a t e sm i g h tb eo b t a i n e df r o mD S Cc o n t r o1l o o po fr e a lt i m ec o n t r o U e r t I ft h et i r ep a r a m e t e r sa l eo b s e r v e di nv e h i c l ed y n a m i c sc o n t r o l l e r 州mD S Cs e n s o r s t h ea c c u r a t et i r ef o r c ee s t i m a t i o nm i g h tb ea c c o m p l i s h e d S e v e r a lr e s e a r c hg r o u p sh a v ep r o p o s e dv a r i o u sm e t h o d st oo b s e r v et 1 1 et i r ep a r a m e t e r sf o rv e h i c l ed y n a m i c sc o n t r 0 1 R A Y 【7Ja d o p t e dt h ee x t e n d e dK a l m a n - B u c yf i l t e r i n g ( E K B F )t oo b t a i nt h et i r ep a r a m e t e r s A f t e rt h a t ，L E E ，e ta l t ，u s e dg - s l i pr e l a t i o n s h i pt oe s t i m a t et h ef r i c t i o n ，e v e nw h e nt h et i r ew o r k e da tal a r g es l i pr a t e P A S T E R K A M P e ta l t S J ，e s t i m a t e dt h et i r ef o r c e sw i t ht h en e u r a ln e t w o r km e t h o d T h e s em e t l l o d sm a yb ec o n s i d e r e di n 也ee f f e c t b a s e d 牖mp r e d i c t i o n T h ed y n a m i c sd i f f e r e n c e sa m o n gf o u rw h e e l s ，c a u s e db yt h ei n d i v i d u a la c t i v eb r a k i n g d i f f e r e n tv e r t i c a ll o a d s o ru n e v e nr o a df r i c t i o nu n d e rD S Cc o n t r 0 1 c a n n o tb ec o n s i d e r e d M e a n t i m e ，t h e s em e t h o d sa r eo n l yu s e di no f f - l i n ea n a l y s i sb e c a u s eo ft h ec o m p u t a t i o nc o m p l e x i t y R Y U 1 0 Je s t i m a t e dt h el o n g i t u d i n a ls t i f f n e s s ，u s i n gt h ed i f f e r e n t i a lg l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ( D G P S ) H ep r o p o s e daG P S b a s e dr e a l t i m ei d e n t i f i c a t i o nm e t h o do ft i r ec o r n e r i n gs t i f f n e s s B u ti nv e h i c l ed y n a m i c sc o n t r o l ，t h eD G P Sc a n n o tb eu s e df o ri t sh i g hc o s t W i t hc o n s i d e r i n gt l l a tv e h i c l ed y n a m i c ss t a t e se s t i m a t i o ni sa ne l e m e n t a r yc o m p o n e n ti nD S Cc o n t r o l l e r , t h ev e h i c l ea n dt i r ed y n a m i c s万方数据C H I N E S EJ O U R N A L0 FM E C H A N I C A LE N G I N E E R I N G6 2 l s t a t e sc a nb eo b t a i n e df r o mt h ec o n t r o ll o o po fD S Co rm e a s u r e dw i t hD S Cs e n s o r s s u c ha sw h e e ls p e e ds e n s o r s g y r o s c o p es e n s o r , a n ds t e e ra n g l es e n s o r H 1 h et i r ep a r a m e t e r so b s e r v e rm a yb ei n t e g r a t e di n t oDS Cc o n t r o l l e rt or e a l i z ear e a l - t i m ea d a p t i v ea d j u s t m e n to ft h en o m i n a lc o n t r o lm o d e lr e l a t e dt ot h et i r e s I no r d e rt oc o n s t r u c tt h eo b s e r v e rf o rf i r el o n g i t u d i n a ls t i f f n e s sa n dc o r n e r i n gs t i f f n e s s t h el o n g i t u d i n a la n dl a t e r a ld y n a m i c so ff o u rt i r e sa n dt h ed i f f e r e n c e sl e db yt h el o a dt r a n s f e ra r ec o m p e n s a t e di nt h ep a p e r T h eb a s i cr u l ei st h a tt h el o n g i t u d i n a ls t i f i n e s si so b s e r v e dt h r o u g ht h el o n g i t u d i n a ld y n a m i c st r a n s f e rc o u r s ea c c o r d i n gt ot h ec h a n g eo fac e r t a i nt i r es l i pr a t e T h ec o r n e r i n gs t i f f n e s sm a yb co b s e r v e dt h r o u g hag i v e ns t e e r i n gm a n e u v e rw i t ht h ec o m b i n e ds l i pe x c i t a t i o n T h ev e h i c l ea n dt i r ed y n a m i c ss t a t e sm a yb eo b t a i n e df r o mD S Cc o n t r o l l e r ；t h eo b s e r v i n gl o g i cf o rt h e s er e l a t e ds t a t e sm i g h tb ed e s c r i b e ds h o r t l yi nt h ep a p e LT h er e l a t e dl a t e r a lv e h i c l ea n dt i r em o d e la r ed e s c r i b e di ns e c t i o n2 T h el o n g i t u d i n a ls t i f f n e s so b s e r v e ri sd e s c r i b e di ns e c t i o n3 T h ec o r n e r i n gs t i f i n e s si sd e s c r i b e di ns e c t i o n4 A tl a s t 也er e a lv e h i c l et e s tr e s u l t sa r eg i v e ni ns e c t i o n5 2V e h i c l ea n dT i r eM o d e lA7 一D o F - 4 w h e e lv e h i c l ed y n a m i cm o d e l ( F i g 1 ) 。i n c l u d i n gt h el o n g i t u d i n a l ，l a t e r a la n dy a wm o t i o n s ，a n dt h er o t a t i o n so ff o u rw h e e l s ，m a yr e f l e c tt h el o a dt r a n s f e re f f e c t sa n dt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n d i v i d u a lw h e e lu n d e ra c t i v eb r a k ec o n t r 0 1 T h em o d e lc a nd e s c r i b et h ev e h i c l ep l a n a rd y n a m i c su n d e rs t e e r i n g T h e s er e l a t e dd y n a m i c ss t a t e sm a ya l s ob em e a s u r e do re s t i m a t e dw i t hD S CS e n s o r s T h u S t h em o d e li sa d a p t a b l ef o rt i r ed y n a m i c so b s e r v e r T h er e l a t e dm o d e lp a r a m e t e r sa r el i s t e dj n l a b l e1 5 1 公分1 2掣15。l 。乱j 史。铲。Jb w9 、5 2 1铲菇1 1 y 广1_ = 1 l 移一铲一f口一一l一研( 也一b 痧) = ( C l l + F x l 2 ) c o s 氏一( 1 l + 6 1 2 ) s i n # + 只2 i + E 2 2 ，m ( 髟+ 屹痧) = ( C I l + C 1 2 ) s i n 氏+( 0 l I + F D c o S d w + 0 2 l + F y 2 2 ，( 1 )( 2 )山= ( E l l + F , 1 2 ) a c o s 氏一( 6 1 l F y l 2 ) b s i n 氏( 2 1 + C 2 2 弦一( C l l + F x l 2 ) a s i n b w 一( E l l 一只1 2 ) b c 沁s 8 w 一( C 2 l E 2 2 ) 6 ( 3 )E q u a t i o no ft h ew h e e ld y n a m i c si s，= T T w ( j ) 一竽+ 竿丁d w w m w ) ，( 4 )w h e r e j ( f ，J = l ，2 ) r e p r e s e n td i f f e r e n tw h e e l s 只a n dRa r el o n g i t u d i n a la n dl a t e r a lt i r ef o r c e s ，r e s p e c t i v e l y Ha n dba r el o n g i t u d i n a la n dl a t e r a lv e l o c i t y , r e s p e c t i v e l y 驴i sy a wr a t eo ft h ev e h i c l e 瓦i ss t e e ra n g l eo ft h ef r o n tw h e e l 兀i sb r a k et o r q u eo ft h ew h e e l fi sd r i v e nt o r q u e ,w h i c hc a nb eo b t a i n e df r o me n g i n em a n a g e m e n ts y s t e m W w h li Sw h e e la n g u l a rv e l o c i t y V A NZ E N T E N 川b r o u g h tat i r ef o r c ee s t i m a t i o n1 0 9 i ci nD S Cw i t hD u g o f ft i r em o d e l ，w h i c hc o u l dd e s c r i b et h en o n l i n e a rf r i c t i o np e r f o r m a n c ew i t has i m p l er e l a t i o n s h i po ft i r ed y n a m i cS t a t e sf o rr e a lt i m ec o n t r 0 1 A n dt h el a t e r a lt i r ef o r c em i g h tb ee a s i l yd e d u c e df r o mt h el o n g i t u d i n a lt i r ef o r c e ，b a s e do nt h er e l a t i o n s h i pd e s c r i b e dw i t hD u g o f ft i r em o d e l T h e r e f o r e ，D u g o f ft i r em o d e li sap r o p e rt i r em o d e li nv e h i c l ed y n a m i c sc o n t r o ls y s t e m 【圳T h em o d e li se x p r e s s e da sf o l l o w s ：E =F i g 1 7 - D O F - 4 w h e e lv e h i c l ed y n a m i cm o d e lfy2nT a b l eI R e l a t e dm o d e lp a r a m e t e r so ft h et e s tv e h i c l eP a r a m e t e rV a l u eV e h i c l em a s sm k g16 0 5D i s t a n c eb e t w e e nf r o n ta n dr e a ra x l eZ ：m m27 9 0I n e r t i am o m e n ta b l o u tv e r t i c a la x i so f t h ev e h i c l e 工f N 砰)28 6 7D i s t a n c ef r o mg r a v i t yc e n t e rt of r o n ta x l ea m ml 1l OD i s t a n c ef r o mg r a v i t yc e n t e rt or e a l a x l ec m ml6 8 0W h e e lb a s eb m m7 8 2 5w h e e li n e f t i am o m e n ta b o u tr o t a r ya x i s ( N m 2 )1 0 8 4R a d u so f w h e e lR r a m3 0 6 5L o n g i t u d i n a ls t i f i n C S $ e ( r a n “) 8 5C o r n e r i n gs t i f f n e s sCJ(kNrad。)43T h ed y n a m i c se q u a t i o nm a yb ee x p r e s s e da sf o l l o w s 【1 】：南G ，日 j 1 ，南唧争万1 ，日鼍1两1 Q t a n 口，日 1 ) i su s e dt oc o m p r e s st h ee r r o r T h e nT h eo b s e r v e rc a nb ei n t e g r a t e dw i t hD S Cc o n t r o la l g o r i t h m I ft h ec o n t r o l l e ro b t a i n st h ec o m m a n dt oo b s e r v et h el o n g i t u d i n a ls t i f f n e s s ，t h ed r i v e rm i g h tb ei n f o r m e dt od r i v et h ev e h i c l ei nas t r a i g h tl i n ew i t ham o d e r a t ea c c e l e r a t i o na n dd e c e l e r a t i o nm a n e u v e r T h ec o n t r o l l e rC a l lj u d g ew h e t h e rt h ev e h i c l ei si nas t r a i g h tl i n eo rn o t ，b a s e do nt h em e a s u r e ds t e e r i n ga n g l e s I fi ti ss a t i s f i e d ，t h ec o n t r o l l e rm a ys t o r et h es i g n a l so ft h ew h e e ls p e e d ,l o n g i t u d i n a lv e l o c i t Y , a n da c c e l e r a t i o nf o rag i v e nt i m e T h e nC ji sc a l c u l a t e d T h eo b s e r v e rm a yb ei l l u s t r a t e da sF i g 2 够：a ；厂够一萼( 2 4 )_ k + l = 嘭+ 够k 一一谚一萼 r c 2 5 ，C o n s i d e r i n gt h em e a s u r e de r r o r so fs t e e ra n g l e ，l a t e r a l万方数据6 2 4 L IL i a n g ，e l ：a l ：R e a l t i m eT i r eP a r a m e t e r sO b s e r v e rf o rV e h i c l eD y n a m i c sS t a b i l i t yC o n t r o la c c e l e r a t i o n ，y a wr a t e ，a n dt h ew h e e ls p e e d s ，E q ( 2 2 ) m a yb ee x p r e s s e da sf o l l o w s ：s ：f ( 唧+ 厶口y ) + l g r ( 矽u 2 1 J f f A 砬l + 晓：2 + 幺2 ) ( 矽+ 纠+ 生r n c ( + 柳卜羔ICo 氏+ 瓦【+ i 天瓦：j 笔要耋专】) = 。( 2 6 )v 。i sc a l c u l a t e df r o mw h e e ls p e e ds i g n a l so ff r e er o l l i n gw h e e l s I ft h ev e h i c l ei si nas t e e r i n gc o u r s ew i t hf r e ec o a s t i n g ，心m a yb et r e a t e da s a ni n d e p e n d e n tp a r a m e t e rf o rc o r n e r i n gs t i f f n e s so b s e r v i n g T h e r e f o r e ，t h ec o r n e r i n gs t i f f h e s so b s e r v e ri sac a s c a d e do b s e r v e r F i r s t l y , Wf o rs l i pa n g l e ) i so b s e r v e d a n dt h e nt h ec o r n e r i n gs t i f f n e s si so b s e r v e d E q ( 2 6 ) m a yb es i m p l i f i e da sf o l l o w s ：s = 【( q + 嵋) + 嘶+ 捌+ 去( + 动卜笔G I 坝一卜口( 痧+ 驴) = o ( 2 7 )A tt h ei n s t a n t 岛E q ( 2 7 ) m a yb ee x p r e s s e d 舔c o n v e n i e n tf o r m ：s 2 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