基于自适应Kalman滤波的汽车横摆角速度软测量算法第26卷第1期2005年1月江苏大学(自然科学版)Journalof激angsuUniversity(NaturalScienceEdition)基于自适应Kalman滤波的汽车横摆角速度软测量算法高越,高振海,李向瑜(1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,吉林长春130025;2.吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025)摘要:利用参数软测量技术,提出了基于自适应Kalman滤波和汽车两自由度动力学模型的横摆角速度软测量算法.该算法实现了横摆角速度的线性最小均方误差估计,且可对汽车行驶过程中的系统噪声和观测噪声统计特性进行在线估计.仿真与场地试验结果对比验证了该算法的有效性,同时软测量技术的采用也为汽车状态参数测量提供了一条可行的,准确且低成本的研究思路.关键词:汽车;横摆角速度;软测量;自适应滤波;状态估计:U467文献标识码:A:1671—7775(2005)01—0024—04SoftmeasurementmethodforvehicleyawratebasedonadaptiveKalmanfilterGAOYue.,GAOZhen—Engineering,激linUniversity,Changchun,激lin130025,China)Abstract:Withsoftmeasurementtechnique,thesoftmeasurementalgorithmofvehicleyawrateispro—posedbasedonadaptiveKalmanfilt'erandtwo—canrealizelinearminimummeansquareerrorestimationofyawrate,andon—lineestimatestatisticalcha?raeteristieofsystemnoiseandobservationnoiseduringvehiclerunning.Theeontrastiveresultsofsimula?tionandfieldexperimentverifytheeffectivenessofthisalgorithm.Thetechniqueprovidesafeasible,accurateandlow?costwayforthemeasurementofvehiclestateparameter.Keywords:vehicle;yawrate;softmeasurement;adaptivefilter;stateestimation准确而实时地获取汽车行驶过程中状态信息是汽车电子控制系统研究的关键问题,也是实现闭环是通过车载传感器,如陀螺仪,加速度传感器及车轮角速度传感器等来直接测量,但由于汽车行驶过程中运动学和动力学特性十分复杂,并由于车载传感器的测试水平,测试成本和大批量生产因素等多方面的影响,有很多关键性的汽车状态参数(如横摆角速度,路面摩擦系数和紧急制动时的汽车速度)都无法采用准确,可靠,易维护且成本低的传感器进行测量;同时现有的车载传感器也存在着标定误差及漂移误差等,其测量噪声的分布大多情况下无法确定分布特性,这对汽车状态信息的测量,汽车精确实时控制的实现及控制系统的产业化带来了极大的困难,也导致了许多先进的控制算法目前只能停留全性为实现精确有效的汽车控制带来很大的困难.为了有效地解决控制过程中存在的信息不完全性问题;美国学者BrosillowCB等在1978年提出了针对不可测变量的推断控制,并在过程控制和工业收稿日期:2004—09—08基金项目:高等学校骨干教师计划基金资助项目(GG一580—10183—1995)作者简介:高越(1967一).男,吉林长春人,工程师(gaoyue@jlu.edu),主要从事汽车系统动力学研究第1期高越等:基于自适应Kalman滤波的汽车横摆角速度软测量算法25本思想就是利用较易在线测量的辅助变量信息去估车自身状态参数,并以此对汽车进行有效地控制,作者基于状态估计的软测量技术,并结合常规的汽车状态信息的测量,利用横摆角速度和重心侧偏角两自由度汽车动力学模型,将横摆角速度和重心侧偏角作为待估计的系统状态变量,侧向加速度作为系Kalman滤波实现了横摆角速度的线性最小均方误差估计和软测量,同时又利用了国产某型轿车场地试验结果,进行了横摆角速度软测量的仿真计算和试验验证.1软测量技术及其应用软测量技术是以计算机软件代替硬件传感器,对于一些难测量或暂时不能测量的重要变量(称为主导变量),采用间接测量的思路,选择另外一些容易测量的变量(称为辅助变量),通过建立以辅助变量为输入,主导变量为输出的数学模型来在线推断和估计主导变量,从而以软件代替硬件传感器的测基础上,利用软测量模型,通过较易在线测量的辅助变量去估计不可测或难测的变量.传统的检测仪器或传感器的研制和实际应用涉及传感器的传感机理,硬件仪器检测电路,仪器制造成本及使用维护等众多因素,同时各传感器的针对性非常明确,测量对象,范围和功能都有局限性,难成的软仪表,由于是以目前可方便获...