虛擬傳感器在車輛輪胎壓力測試中的研究
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現(xiàn)代車輛電子信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)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(jī)技術(shù)），傳感器屬于現(xiàn)代車輛電子信息技術(shù)的前沿產(chǎn)品。
輪胎的故障是誘發(fā)和導(dǎo)致交通事故的主要原因之一，對輪胎、車輛和路面的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠和容錯的連續(xù)監(jiān)控，是傳統(tǒng)傳感器難于精確完成的一項復(fù)雜的工作，可采用基于計算機(jī)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(zhuǎn)動平衡狀態(tài)等參數(shù)。虛擬傳感器是基于傳感器硬件和計算機(jī)平臺、并通過軟件開發(fā)而成的，并可利用軟件完成傳感器的標(biāo)定及校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車輛最佳性能指標(biāo)的控制。傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計卜算機(jī)，由計算機(jī)完成傳感器的檢查、傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設(shè)置和記錄工作。
2 虛擬傳感器組成
車輛輪胎虛擬傳感器的硬件部分主要包括計算機(jī)系統(tǒng)、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(shù)據(jù)處理程序、補(bǔ)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(tǒng)中不能放置物理傳感器的位置處的響應(yīng)。研究車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、輪胎膨脹壓力與車輪的不平衡等影響輪胎參數(shù)的因素，多傳感器融合系統(tǒng)將來自于各個傳感器的資料結(jié)合起來，描述被觀測系統(tǒng)，以取得較使用單個傳感器更為準(zhǔn)確、更為具體的結(jié)論。
利用計算機(jī)技術(shù)，虛擬傳感器可以僅僅采用普通的傳感器，即車輪轉(zhuǎn)速傳感器、車輪轉(zhuǎn)矩傳感器以及車輛的CAN總線傳輸信息，再根據(jù)一定的計算機(jī)算法，完成對車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。研究開始主要是估計路面摩擦系數(shù)，然后估計車輪壓力。
車輛輪胎的模型之一是依據(jù)地面機(jī)器系統(tǒng)力學(xué)理論，由該理論可知：不同的地面條件產(chǎn)生的附著系數(shù)是有差異的。車輛驅(qū)動力、附著系數(shù)與車輛輪胎滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系如圖2。從圖中可以看出：在附著系數(shù)一定，輪胎滑轉(zhuǎn)率s=0時，驅(qū)動力與車輛重量的比值Fφ/G最大，滑轉(zhuǎn)率s從。開始增加時，附著系數(shù)φ隨之增加，當(dāng)車輛輪胎滑轉(zhuǎn)率s=0.10～0.20時，附著系數(shù)達(dá)到最大φmax，如果滑轉(zhuǎn)率繼續(xù)增加，附著系數(shù)開始下降。當(dāng)輪胎滑轉(zhuǎn)率s達(dá)到100%時，輪胎發(fā)生完全滑轉(zhuǎn)。
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