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研究生:林祐民
研究生(外文):Lin, Yu-Min
論文名稱:動態變數量測誤差對多維度車輛動態模型參數辨識結果之影響
論文名稱(外文):Influence of Measurement Error on Parameter Identification Result of a System Identification Method for High Dimensional Vehicle Dynamics Modeling
指導教授:林秋豐
指導教授(外文):Lin, Chiu-Feng
口試委員:曾全佑楊光勳
口試委員(外文):Tseng Chyuan-YowYang ,Guang-Xun
口試日期:2018-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:車輛工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:參數辨識誤差範圍Carsim模型
外文關鍵詞:Parameter identificationErrors scopeCarsim model
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本研究旨在探討量測誤差對多維度車輛動態模型參數辨識方法估測值的影響,該量測誤差由量測參數分別加入三種不同的亂數範圍擾動形成。目的在於觀察這些誤差對參數辨識的過程與結果之影響,並分析其辨識出的參數與實際值的差異量,以定義出此辨識方法可接受的量測誤差範圍。
所探討的辨識方法是以車輛動態模擬軟體- Carsim模型為研究對象,由實驗計畫法搭配混合最佳化演算法組合而成。於辨識方法中由實驗計畫法找出會影響此測試所擷取之動態測試的量測參數,施行差分進化算法找到全域最佳解的範圍,最後實施模擬退火法找出參數最佳解;同時規劃了多組動態模擬,包含縱向測試、驅使垂向運動之測試以及橫向測試,最後使用一個受到所有參數值影響的動態測試與動態變數來進行最終的參數辨識。
本研究共進行四大類車輛參數之參數估測評估,結果顯示,參數辨識上簧上質量參數除質心高度與軸距外,較不受影響;對迎風面積、轉向系統、懸吊系統的相關參數影響較大,其中對kingpin offset轉向精度影響顯著;動態模擬上,Pitch rate估測值的差異量與平均值的表現皆優於Roll rate跟Yaw rate,表示Pitch rate估測的差異量表現較不受量測誤差影響。綜合判斷,在雜訊訊號比超過10%的情況下,參數辨識的成效開始失效,此乃利用本研究之系統辨識方法進行參數辨識時,可以接受的誤差範圍。
The purpose of this study is to investigate the influence of measurement error on the estimated value of parameter identification method for high dimensional, The measurement error is formed by adding three different noise range disturbances.The purpose is to observe the influence of these errors on the process and results of parameter identification, and analyze the difference between the identified parameters and the actual values to define the range of measurement error acceptable for this identification method.
The identification method is based on the vehicle dynamic simulation software - Carsim model, which is composed of Design of Experiments with hybrid Optimization Algorithm.In the identification method, the Design of Experiments is used to find the parameters that affect the dynamic to be variables, and Differential Evolution is used to find the range of the global optimum.Finally, the Simulated Annealing is used to find the best solution of the global optimal.And a number of dynamic simulations are planned, which contain longitudinal tests, driving vertical motion tests, and lateral test. Finally, a dynamic test and dynamic variables affected by all parameter values are used to perform parameter identification.
This study performs parameter estimation and evaluation of four types of vehicle parameters.The results show that the sprung mass parameters in the parameter identification are less affected than the center of height and the wheelbase;the influence on the frontal area, the steering system and the suspension system are significant, and has a significant impact on the steering accuracy of the kingpin offset; In the dynamic simulation, the difference between the estimated value of the Pitch rate and the average value is better than the Roll rate and the Yaw rate, indicating that the difference in the Pitch rate estimation is less affected by the measurement error.Comprehensive judgment, the effect of parameter identification begins to fail when the noise signal ratio exceeds 10%. This is an acceptable error range when using the system identification method of this study for parameter identification.
摘要 I
ABSTRACT III
謝誌 V
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻回顧 1
1.2.1車輛動態參數辨識 1
1.2.2最佳化算法探討 5
1.2.3車輛動態量測誤差 11
1.2.4車輛參數範圍與測試 14
1.3研究目的 14
第二章 研究方法 15
2.1多維度車輛動態模型參數辨識方法 15
2.1.1擬辨識之模型規劃 17
2.1.2擬辨識之目標參數規劃 18
2.2初始參數落點範圍建立 22
2.3參數量測誤差建立 26
2.3.1 Sensor簡介 27
2.3.2 誤差比對 29
2.3.3 誤差加入說明 31
2.3.4 程式模擬輸出 32
2.3.4.1縱向運動 33
2.3.4.2垂向運動 37
2.3.4.3橫向運動 38
第三章 模擬結果 46
3.1最終參數辨識結果比較 46
3.1.1最終參數辨識結果 46
3.1.2動態模擬誤差比較 50
第四章 結論與未來展望 54
4.1結論 54
4.2未來展望 54
參考文獻 55
附錄 57
作者簡介 58
[1] Thaller, S., Reiterer, F., Schmied, R., Waschl, H., Kokal, H., and del Re, L., 2016, “Fast Determination of Vehicle Suspension Parameters via Continuous Time System Identification,” IFAC-PapersOnLine, Vol. 49, iss. 11, pp. 448–453.
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[22] 劉丹、樊洪亮,2010,車輛工程手冊5(底盤設計篇),北京理工大學出版社,北京。
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