1.一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,包括:
步骤1:确定轮胎建模的输入变量与输出变量;
步骤2:进行轮胎实验,采集轮胎在不同路面及不同工况下的输入数据、输出数据;
步骤3:对采集的输入、输出数据进行处理,构建轮胎建模的数据集,将数据库分为训练样本和验证样本;
步骤4:选择合适的数据驱动模型,确定驱动模型结构和方法,初始化,用训练样本对轮胎模型进行训练,并用验证样本对模型进行测试验证;
步骤5:建立基于数据驱动的轮胎模型;具体步骤为:将训练样本的数据集离散化表示xk=x(kΔt),yk=y(kΔt),其中,k=1,2,...,m;训练样本输入垂直载荷Fz、滑移率λ、侧偏角α、径向变形量r、侧倾角γ、轮速v和横摆角β作为控制输入,令uk=xk,轮胎输出变量纵向力Fx、侧向力Fy、法向力Fz、侧倾力矩Mx、滚动阻力矩My和回正力矩Mz中的一个或几个作为状态变量,模型建立过程中将输出数据集作为状态变量,在状态空间中,令xk=yk;将字典集作为深度神经网络的输出,即DNN=Ng(xk),Ng()为神经元的组合函数,为uk和xk高维空间线性组合,利用DNN模型将xk、xk+1、uk分别映射到高维空间g(xk)、g(xk+1),g(uk),g()函数为空间函数,g(xk+1)与g(uk)、g(xk)三者之间存在线性关系;
字典集表示为 表示映射到高维空间内状态
变量g(xk)=(Fxk,Fyk,Fzk,Mxk,Myk,Mzk)与控制输入g(uk)=(Fzk,λk,αk,rk,γk,vk,βk)所有可能组合的集合,作为映射基底;
在高维空间下存在KNg(xk)=Ng(xk+1),计算误差损失函数:
式中λ1、λ2为字典集的稀疏参数,|| ||2、|| ||1分别表示2‑范数和1‑范数,θ为深度神经网络的参数,K为所要求的koopman算子,根据损失函数更新koopman算子,同时自动完善字典 完成建模,此时koopman的问题将转换为:式中,K为所要求的koopman算子,此方案中为矩阵;最后,初始化神经网络,获得随机参数化字典,完成上述过程,最后用测试样本验证模型的可靠性,建立数据驱动轮胎模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述步骤1中,轮胎模型的输入变量包括滑移率、侧偏角、径向变形量、侧倾角、轮速和横摆角,输出变量包括纵向力、侧向力、法向力、侧倾力矩、滚动阻力矩和回正力矩。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述步骤2中,轮胎实验中采用已知半径的同一型号轮胎进行实验,安装传感器,配置完整的信息采集系统。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述轮胎实验具体包括:步骤2.1:选择一个输入变量;
步骤2.2:相同磨损量的轮胎,环境因素一致的情况下,使轮胎相对于路面产生运动,保持相对稳定;
步骤2.3:改变输入变量,记录变化过程中对应的输出数据;
步骤2.4:更换步骤1中的变量,重复步骤2.1至步骤2.3,直至遍历所有变量,数据采集完成。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述步骤2中,不同路面包括干路面、湿路面,不同工况包括高速转向、制动和加速。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述步骤3中,对采集的输入、输出数据进行归一化处理,统一数量级。
7.根据权利要求6所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述归一化处理是对原始数据进行线性变化,将测量得到的数据映射到[0,1]之间,处理过程如式:式中,x0为处理前数据,xmax为处理前数据最大值,xmin为处理前数据最小值,x1为处理后的变量,输出数据也进行相同处理,记作y1。
8.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述步骤4中,采用深度神经网络DNN,自动且有效地生成字典,同时遍历函数空间,将字典映射到高维空间,在高维空间内,获得koopman算子的准确估计,逼近实验数据,建立数据驱动轮胎模型。
9.根据权利要求8所述的一种基于数据驱动的轮胎建模方法,其特征在于,所述数据驱动轮胎模型为非稳态模型,用于处理轮胎动态工况。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,包括供一个或多个处理器执行的一个或多个程序,所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1‑9任一所述方法的指令。