基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的間接輸出型車輪六維力傳感器研究.pdf

1、汽車運(yùn)動(dòng)是輪胎與地面作用的結(jié)果，測(cè)量汽車行駛過程中車輪上各維載荷的變化，能夠準(zhǔn)確反映整車運(yùn)動(dòng)的性能指標(biāo)，對(duì)汽車整車和各分系統(tǒng)研究有重要意義。車輪力測(cè)量的核心技術(shù)是多維輪力傳感器(Wheel Force Transducer，簡(jiǎn)稱WFT)技術(shù)，研究WFT的測(cè)量精度問題具有重要的理論研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文以提高WFT的測(cè)量精度為目的，對(duì)WFT的靜態(tài)解耦進(jìn)行了研究，完成的工作如下:
　　 (1)對(duì)汽車車輪進(jìn)行了受

2、力分析，對(duì)車輪六維力傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理進(jìn)行了闡述。確定了以八梁輪輻式結(jié)構(gòu)作為傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了彈性體應(yīng)變片的布片方案，根據(jù)傳感器彈性梁的對(duì)稱性特點(diǎn)，彈性應(yīng)變片兩兩對(duì)稱的原則，設(shè)計(jì)了六組測(cè)量電橋，來測(cè)量六維力傳感器的六維通道輸出載荷，得到了傳感器結(jié)構(gòu)的近似解耦輸出信號(hào)的應(yīng)變關(guān)系模型。
　　 (2)介紹了六維力傳感器的液壓標(biāo)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的原理、方法和步驟。分析了WFT的靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn):對(duì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采

3、用平均化處理的方法剔除粗大誤差，對(duì)六維力傳感器的靜態(tài)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出六維力傳感器的耦合關(guān)系矩陣。
　　 (3)對(duì)WTF進(jìn)行了靜態(tài)線性解耦研究。假設(shè)WFT為線性系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。分析了WFT的靜態(tài)線性解耦原理，針對(duì)標(biāo)定WFT時(shí)不能真正意義上施加單維力的情況，提出了迭代法來逐步逼近傳感器的單維力標(biāo)定環(huán)境，對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，得到六維力傳感器的耦合系數(shù)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)WFT的靜態(tài)線性解耦。引入了靜態(tài)耦合率的

4、概念，進(jìn)行了WFT耦合度分析。系統(tǒng)的耦合率數(shù)值盡管只有少部分偏大，也呈隨機(jī)分布的特點(diǎn)，但可發(fā)現(xiàn)各維力矩對(duì)各維力的耦合影響是比較強(qiáng)的。這說明靜態(tài)線性解耦模型并不能完全反映實(shí)際工程應(yīng)用中的各項(xiàng)特性。
　　 (4)為了克服WFT靜態(tài)線性解耦的局限性，進(jìn)行了靜態(tài)非線性解耦研究。構(gòu)建了基于BP網(wǎng)絡(luò)的WFT解耦模型，由于BP網(wǎng)絡(luò)存在收斂速度慢和容易陷入局部極小值的問題，因此提出了基于遺傳算法GA與BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法，即GA-BP網(wǎng)絡(luò)的WFT