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虛擬傳感器在車(chē)輛輪胎壓力測試中的研究
作者：
時(shí)間：2013-03-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 前言
現代車(chē)輛電子信息技術(shù)的三大基礎包括：信息采集（傳感器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計算機技術(shù)），傳感器屬于現代車(chē)輛電子信息技術(shù)的前沿產(chǎn)品。
輪胎的故障是誘發(fā)和導致交通事故的主要原因之一，對輪胎、車(chē)輛和路面的狀態(tài)進(jìn)行準確可靠和容錯的連續監控，是傳統傳感器難于精確完成的一項復雜的工作，可采用基于計算機技術(shù)的虛擬傳感器測定路面與輪胎間的摩擦、路面條件、輪胎壓力和輪胎轉動(dòng)平衡狀態(tài)等參數。虛擬傳感器是基于傳感器硬件和計算機平臺、并通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)而成的，并可利用軟件完成傳感器的標定及校準，實(shí)現車(chē)輛最佳性能指標的控制。傳感器通過(guò)數據采集器接至計卜算機，由計算機完成傳感器的檢查、傳感器參數的讀取、傳感器設置和記錄工作。
2 虛擬傳感器組成
車(chē)輛輪胎虛擬傳感器的硬件部分主要包括計算機系統、優(yōu)良性能的輪速傳感器、輪壓傳感器、以及連接件和儀表。虛擬傳感器還必須包括其軟件程序包，即數據處理程序、補償程序和測試處理程序等。
虛擬傳感是一種信號處理技術(shù)，用于估計系統中不能放置物理傳感器的位置處的響應。研究車(chē)輛輪胎虛擬傳感器可進(jìn)一步研究路面和輪胎之間的摩擦、輪胎膨脹壓力與車(chē)輪的不平衡等影響輪胎參數的因素，多傳感器融合系統將來(lái)自于各個(gè)傳感器的資料結合起來(lái)，描述被觀(guān)測系統，以取得較使用單個(gè)傳感器更為準確、更為具體的結論。
利用計算機技術(shù)，虛擬傳感器可以?xún)H僅采用普通的傳感器，即車(chē)輪轉速傳感器、車(chē)輪轉矩傳感器以及車(chē)輛的CAN總線(xiàn)傳輸信息，再根據一定的計算機算法，完成對車(chē)輛輪胎摩擦模型的計算，從而獲得有關(guān)輪壓的有效信息。其測量的輸入與輸出如圖1所示。研究開(kāi)始主要是估計路面摩擦系數，然后估計車(chē)輪壓力。 
3 路面附著(zhù)特性
車(chē)輛輪胎的模型之一是依據地面機器系統力學(xué)理論，由該理論可知：不同的地面條件產(chǎn)生的附著(zhù)系數是有差異的。車(chē)輛驅動(dòng)力、附著(zhù)系數與車(chē)輛輪胎滑轉率的關(guān)系如圖2。從圖中可以看出：在附著(zhù)系數一定，輪胎滑轉率s=0時(shí)，驅動(dòng)力與車(chē)輛重量的比值Fφ/G最大，滑轉率s從。開(kāi)始增加時(shí)，附著(zhù)系數φ隨之增加，當車(chē)輛輪胎滑轉率s=0.10～0.20時(shí)，附著(zhù)系數達到最大φmax，如果滑轉率繼續增加，附著(zhù)系數開(kāi)始下降。當輪胎滑轉率s達到100%時(shí)，輪胎發(fā)生完全滑轉。
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