三、标定实验方法

三、标定实验方法

稳健性标定实验方法，是在软件标定过程中，根据标定参数的数量，通过设计实验方法，实现对标定结果的统计分析，从而更加高效而准确地获得参数的最佳组合。实验设计中，需要关注两点：一是需要标定的参数，二是进行统计分析和评价的性能指标。不同的工况下稳控系统需要标定的参数和进行评价的性能指标均有差异。以单一路面直线制动为例来设计稳健性标定实验方法。单一均匀路面，可认为所有车轮的峰值附着系数是一致的，稳控系统制动过程中车轮受力应保持在对应峰值制动力附近随机波动，因此车辆基本不受横摆力，稳定性不受影响，车辆主要性能指标是制动效能。制动效能的评价依靠制动距离与制动减速度数据。在驾驶人操控一致的情况下，用制动减速度、制动距离的指标评估是等效的，只是制动减速度目标是最大化，而制动距离的目标是最小化。稳控系统均匀路面控制时主要的可控因子见表6-1。

表6-1 均匀路面可控因子列表

可控因子采用正交表L₁₈（2^l×3⁷）设计，作为实验的内表。表6-2是稳控系统主要的外部噪声因子列表。噪声因子在应用中是不可控的，但实验时可以加以一定限制。噪声因子一般考虑的是其在均值附近的随机变化，变化的范围通常较小。

表6-2 噪声因子列表

噪声因子采用正交表L₄（2³）设计，作为实验的外表。根据内外表的直积，需要进行18×4=72次实验，记录每次实验的减速度a_ij，i=1-8，j=1-4。实验数据见表6-3。

表6-3 实验数据列表

内表的每个水平组合对应一张4个水平组合的外表，根据每张外表的数据可以计算得到对应的内表水平组合i的波动指标η_i，用来衡量其质量特性。一种比较方便的指标是利用性能力差s²的无偏估计，取指标η_i=s²_i，由于方差越小则表示波动越小，所以η_i越小表示性能指标的稳定性越好。指标计算如式（6-2）所示。

式中 a_i——i组合水平下减速度指标均值；

n——实验次数；

a_ij——i组合水平下外表中第j个实验的减速度值；

——指标方差。(https://www.daowen.com)

对于制动减速度这一取值越大越好的质量特性，分析表明其近似正态分布，因此可以采用田口方法中望大质量特性的信噪比波动指标η_i，如式（6-3）所示。

减速度越大则信噪比η_i也越大，表示性能指标的稳健性越好。以表6-3为例，根据信噪比的数据，可对每个可控因子的每个水平进行统计分析，结果见表6-4。

表6-4 统计分析表

比较各因子不同水平下的∑η_i，对于信噪比，∑η_i取值大的水平为佳。综合可控因子的最佳水平，就能得到稳健的参数组合。分析表6-4的数据，稳健组合为A₂B₃C₂D₂E₁F₁G₁H₁。根据S的排序，可知因子BDEF是相对显著的。通过实验可以对稳健的参数组合进行验证，在需要进一步优化的情况下，还可以对参数水平更细致划分，进行第二轮实验。即使是附着均匀的路面，路面附着系数根据路面状况也是不一样的。例如水泥路面和冰雪路面，由于附着系数相差较大，系统参数很难用一组参数适应控制需求，在系统中需要动态识别路面附着，根据识别的高附、低附状态，进行可控因子的自适应选择。此时路面附着可以作为标示因子对待，与可控因子一同放在内表中，从而在标示因子的水平下寻找可控因子的最佳组合。通过对均匀路面的匹配，才能确定稳控系统基础的控制参数，便于开展后续综合路面的匹配。在综合路面工况下，稳健性实验设计的可控因子与性能指标都会有一些补充。分离路面直线制动时，由于两侧附着力相差很大，驾驶人需要修正转向盘，利用车轮的侧偏力来平衡制动力产生的转矩，此时要考虑到驾驶人修正方向的操控性，系统须在制动效能和制动稳定性间平衡。根据对系统控制性能的质量标准的研究，依然以制动效能指标为主，即采用制动减速度来评价，而将制动稳定性的指标作为约束条件。

由于制动初期稳控系统没有介入控制，正常情况下，两侧制动压力的增减速率相差不大，在达到低附侧的峰值附着力前，两侧制动力基本一致，车辆横摆可以不考虑，不需要驾驶人的转向操纵。一旦超过低附侧峰值附着力，低附车轮会迅速抱死，需要减压恢复车轮运动，此时高附侧的制动力还远没达到高附峰值附着力，为保证车辆有一定的制动效能，通常高附侧要继续增压。在分离路面，稳控系统控制两前轮的制动力差异是关键。考虑制动过程，制动力差异ΔF主要由两部分构成，如式（6-4）所示。

式中 ΔF——两前轮制动力差异；

ΔF₁——稳控系统控制开始时刻两前轮制动力起始差异；

ΔF₂——稳控系统控制后两前轮制动力增压速率不同导致的差异；

ΔF₁主要是在制动初期低附侧减压而高附侧保压时产生的，与常规制动增压速率关系较大，ΔF₁影响制动初期驾驶人受到的横摆力矩冲击，ΔF₁越大，制动初期车辆横摆加速度越大，驾驶人的反应时间越短，操控越困难。ΔF₁的控制需要减少最初的两侧压差。ΔF₂影响到制动后续过程中驾驶人受到的横摆力矩冲击，ΔF₂越大，驾驶人操控越难，同时方向修正也越大。ΔF₂的控制，主要控制高附侧的增压速率以及两侧最大的压差。在分离路面，稳控系统主要可控因子见表6-5。

表6-5 分离路面可控因子列表

可控因子采用正交表L₉（3⁴）设计，作为实验的内表，同样采用内外表的实验设计，可以对分离路面进行实验，由于制动稳定性相对更重要，因此参数选取时均要首先确保稳定性要求，在此基础上再提高制动效能。