分布式独立转向车辆的转角分配方法

针对分布式独立转向系统存在的转角分配问题,阐述了分布式转向的系统结构和工作原理,并基于阿克曼转向定理,同时考虑前轮轮胎侧偏,推导出适合前轮独立转向(2WIS)和四轮独立转向(4WIS)的转角分配算法,研究了该算法对车辆轮胎磨损情况和行驶稳定性的优化效果;利用线性二自由度汽车模型,得出轮胎侧偏角与车速、横摆角速度及车轮转角之间的关系,并利用得出的轮胎侧偏角对阿克曼转向定理进行修正,得出各车轮的转角分配关系;最后,通过Carsim-Simulink联合仿真来验证该转角分配方法的正确性,通过评价轮胎侧向力的优化情况来确定轮胎磨损的改善状况,通过质心侧偏角来评价车辆的行驶稳定性.仿真结果表明,所提出的转角分配方法对于改善轮胎磨损情况和提高车辆行驶稳定性具有很好的效果.     

三轮全转向叉车的转向控制策略研究

文章以三轮全转向叉车转向系统的转向性能为研究对象,以线控转向系统整车二自由度模型为基础,结合叉车自身特点与转向要求,提出了前后轮等角反向转动控制、横摆角速度反馈控制2种控制策略。根据TFC20全向前移式电动叉车的实际数据,给出了基于车速、车轮转角的三轮全转向叉车转向系统性能的仿真对比分析。仿真结果表明,前后轮等角反向转动控制有效改善了传统三轮叉车机动性能,提高了叉车操纵灵活性;横摆角速度反馈控制有效改善了传统三轮叉车的横向稳定性,提高了叉车操纵稳定性。     

基于横摆角速度反馈的三轮全转向电动叉车转向研究

文章以叉车二自由度线性模型为基础,结合叉车自身特点与转向要求,采用横摆角速度反馈控制策略对三轮全转向叉车进行控制研究。系统仿真输入为方向盘转角,系统输出为横摆角速度和质心侧偏角,通过横摆角速度反馈形成闭环控制,从而调节3个车轮输入转角。仿真结果表明,基于横摆角速度反馈的控制策略有效改善了三轮叉车的机动性能,提高了叉车操纵稳定性。     

基于阿克曼原理的三轴车辆全轮转向最优控制

基于阿克曼原理,采用向量法推导车辆各轮转角间运动学约束关系,并结合全轮转向三轴车辆2DOF动力学模型,重构车辆状态空间方程,建立车辆全轮转向最优控制模型。考虑典型双移线和圆-直线的复合轨迹工况下,基于Matlab/Simulink和TruckSim联合仿真研究车辆质心侧偏角、横摆角速度、轮胎力和轮胎滑移率等变化规律。结果表明:相比于传统前轮转向车辆,全轮转向车辆具有更好的操作稳定性;文中最优控制策略能够减小车轮轮胎力和滑移率,进而有效降低胶轮磨损。     

阿克曼转向误差对前驱车转向回正性的影响

为了解决某前驱电动车低速大转角转向回正性差的问题,考虑了载荷转移、定位参数等影响因素,并结合稳态侧偏纵滑联合工况,对具有人为阿克曼转向误差的前驱汽车进行低速转向研究。计算结果表明,汽车在接近极限位置以5 km/h稳态作圆周运动时,内前轮侧向力为-0. 2 k N,外前轮侧向力为2. 045 k N,内后轮侧向力为0. 408 k N,外后轮侧向力0. 278 k N,汽车存在极限位置运动倾向,当阿克曼转向误差率减少至20%时,该影响大大减小。可见,在保证较高速转向外前轮侧向力需求的同时尽量减小阿克曼转向误差可以避免低速转向不回正的现象,使得汽车转向更具可控性。     

基于稳态增益的主动转向系统可变传动比模型

分析了主动前轮转向系统双行星齿轮机构的工作原理,根据前轮转角的合成机理,分别建立了方向盘转角和叠加转角的运动学模型,通过比较单、双行星齿轮机构输出轴与输入轴的转速差,发现双行星齿轮机构比单行星齿轮机构的传动效率高,从而进一步推导出基于双行星齿轮机构的电机转角随方向盘转角及传动比的变化关系;为了改善汽车的动态转向特性及其在高速直线行驶时的抗干扰能力,以车速为输入变量,参考车辆系统稳态增益的变化范围,构建了可变传动比计算模型.MATLAB/Simulink仿真结果表明:通过该模型计算得到的转向系统角传动比能够随着汽车行驶工况灵活变化,主动调整前轮转角,提高了汽车的操纵轻便性和行驶安全性.     

四轮转向干预下电动助力转向控制策略研究

四轮转向（4WS）车辆相较于前轮转向（FWS）车辆具有更高的灵活性,其后轮转向在提高车辆操稳性的同时转向阻力矩也发生变化,使得原电动助力转向系统助力策略与四轮转向车辆不匹配,对行车安全产生影响.本文以线性二自由度车辆模型为基础,对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向特性,提出电动助力转向修正控制策略.仿真结果表明,角阶跃工况下,有助力修正的四轮转向车辆,驾驶员操纵方向盘力矩与驾驶前轮转向车辆基本一致,既保证了四轮转向车辆低速时的操纵轻便性,也兼顾了高速时的操纵稳定性.     

九轴全地面起重机转向模式及其性能研究

为了提高九轴全地面起重机转向时的低速机动性和高速稳定性,在多轴转向技术的基础上,提出了多种转向模式,建立了九轴车辆的二自由度模型及其运动微分方程,并根据阿克曼原理,推导出了各轴之间的转角比例系数以及车辆质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的传递函数;利用MATALAB/Simulink软件对不同转向模式下车辆的转向性能进行仿真分析,并对车辆的稳态响应和瞬态响应进行了比较。结果表明:合理选择车辆的转向模式有利于提高车辆低速转向时的机动性和高速转向的稳定性。     

基于MATLAB四轮转向车辆PID控制的建模与仿真

以二自由度整车操纵稳定性研究为基础,建立车身零侧偏角的前馈控制策略对四轮转向车辆实施控制.在MATLAB中建立前轮转向、四轮转向车辆模型,并在角阶跃工况下进行仿真,发现其存在横摆角速度损失的缺陷,提出PID车身横摆角补偿控制策略,通过建模在角阶跃工况下仿真.结果表明:横摆角速度补偿控制策略可较好地解决车辆转向灵敏度的问题.     

基于线控技术的四轮转向全滑模控制

针对具有线控技术的四轮转向车辆,设计了一种全滑模控制器用于提高车辆的操纵稳定性.以前、后车轮转角作为控制输入,设计全滑模控制器使实际的质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度,通过在滑模面中加入跟踪误差积分项来消除稳态跟踪误差不为零的现象,并运用Lyapunov定理给出了全滑模控制器的稳定条件.最后通过2种车辆模型下不同工况的仿真分析,对比了传统前轮转向、常规滑模控制的四轮转向和全滑模控制的四轮转向的动力学响应,结果表明所设计的全滑模控制器不仅消除了稳态跟踪误差不为零的现象,而且提升了车辆抵抗外界干扰和系统参数摄动的鲁棒性.     

基于模糊控制的叉车线控转向系统变传动比研究

叉车是工业搬运车辆,对于转向特性要求比其他车辆更高。文章根据理想传动比的概念,以线控转向传动比的控制为研究对象,线控转向系统整车二自由度模型为基础,结合叉车自身特点与转向要求,提出了传动比模糊控制策略,旨在进一步改善系统的转向性能。根据TE30型托盘搬运叉车的数据进行实际计算和分析,给出了基于车速、方向盘转角的叉车动态转向系统变传动比的模糊设计方法。仿真结果表明,利用模糊控制方法确定的传动比可使车辆在低速行驶时"灵活",高速行驶时"迟钝",使灵敏度趋近于常数,有利于提高叉车操作稳定性,减轻驾驶员的负担。     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

基于线控转向的差动转向控制策略研究

针对分布式电驱动整车差动转向问题，文章以线控转向机构作为转向执行机构，研究基于横摆角速度和车辆路径的综合反馈控制策略。采用MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真，设计滑模控制器和线性二次型调节器，重新分配四轮转矩，决策出合理的前轮附加转角，以保证汽车的行驶稳定性，并选取典型工况对控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，基于横摆角速度的滑模控制器与基于路径的路径跟踪控制器的综合控制策略，相较于传统基于横摆角速度和质心侧偏角的滑模控制器，车辆实际横摆角速度与理想横摆角速度误差大幅下降；车辆路径与期望路径误差亦得到有效控制。     

基于鲁棒H_∞控制的电动车辆转向研究

文章以前轮转向叉车为研究对象,在对电动叉车电动助力转向(electric power steering,EPS)系统进行动力学分析和建立整车二自由度模型的基础上,提出EPS系统鲁棒H∞控制器,并运用遗传算法对控制器的加权函数参数进行优化,使驾驶员获得满意的路感,系统的鲁棒性、行驶安全性得到提高。根据TFC20叉车的实际数据,进行Matlab在不同工况、不同控制方法下的对比仿真实验,从而验证了运用遗传算法优化的鲁棒控制器可以更好地给叉车提供可跟随的电机助力,确保系统的操作轻便性和稳定性。     

基于状态估计的无人车前轮转角与横摆稳定协调控制

针对无人车轨迹跟踪问题,提出了一种基于状态估计的无人车前轮转角和横摆稳定协调控制策略.建立了车辆轨迹跟踪模型,利用模型预测控制算法设计了轨迹跟踪控制器,得到实时跟踪参考轨迹所需的前轮转角.根据车辆模型设计了一种基于未知输入观测器的前轮转角估计方法,并将估计结果作为前轮转角跟踪控制的输入量.基于非奇异终端滑模控制设计了前轮转角跟踪方法,通过转向电机扭矩来控制车辆转向以实现轨迹跟踪.同时,设计了车辆横摆稳定控制器,通过控制横摆角速度跟踪误差确保车辆横摆稳定.建立了CarSim-Simulink联合仿真模型并进行仿真实测试.结果表明,未知输入观测器具有较好的前轮转角估计效果,从而为车辆协调控制提供可靠信息源,协调控制策略能够在保证车辆横摆稳定性的同时完成车辆轨迹跟踪.      

考虑侧偏角影响的双前桥转向角匹配研究

研究了双前桥转向系统中,整车的侧向加速度所造成的车轮侧偏角对实际车轮转向角的影响,提出了考虑侧偏角影响时双前桥转向的阿克曼条件.首先推导了存在车轮侧偏角时双前桥各车轮转向角之间的变化规律,提出了包含车轮侧偏角在内的阿克曼转角公式;其次以某双前桥转向的重型卡车为应用对象,将所推导的设计公式应用于该重型卡车的设计中,建立相应的多体动力学模型,借助于Adams软件的仿真分析对各车轮转向角进行了设计;最后通过实车试验验证了经修正后的阿克曼转角公式的正确性.     

人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激反应

基于L2-L3级别智能汽车在人机共驾工况下驾驶员的认知特征,建立人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激转向模型,该模型反映了驾驶员在应激过度状态下的转向特性.通过应激转向曲线中转向盘转角幅值与转向频率之间的拟合关系来表征驾驶员的应激程度.考虑高速大转角下的车身侧倾,并引入非线性轮胎模型,建立3自由度非线性整车动力学模型,通过侧向加速度的跟踪仿真对驾驶员应激转向模型进行验证.结果表明：驾驶员在应激过度行为下会使车辆产生过度的前轮转角;模型输出结果和实车试验结果有较好的匹配度,模型可以描述驾驶员应激转向特征.     

基于轮边电机4WID电动汽车线控转向控制策略

对电动汽车的线控转向系统结构和基于两自由度的车辆动力学模型对线控转向稳态增益不变的理想转向传动比进行了设计;同时,利用MATLAB/Simulink建立线控转向系统数学模型和主动转向控制策略。在主动转向控制中,通过理想转向传动比和模糊滑模变结构动态稳定性主动控制算法,控制补偿轮边转向电机的转角。通过正弦输入的仿真试验表明,以理想转向传动比为基础,设计的此算法能满足车辆前轮转角实时补偿的需求,进而可有效提高了汽车的行驶稳定性。     

轮式车辆转向运动解析

运用矢量和矩阵，确定了在车辆直线和转弯行驶时，导向轮轴和转向节臂的方位。进而导出节臂转角、转向角和外倾角之间关系，以及阿克曼转向中的节臂转角间理想关系等方程式，为各种轮式车辆转向机构的设计和研究提供了良好的基础。     

基于模糊控制的九桥全地面起重机转向特性

为改善九桥全地面起重机转向时的稳定性,根据其转向系统的运动规律与转向特性,设计了九桥全地面起重机转向系统的模糊控制器,利用MATLAB建立九桥转向控制系统模型,通过仿真分析了不同车速工况下的动态性能。仿真结果显示:采用全轮转向,结合模糊控制方法可使车辆的质心侧偏角基本为零,横摆角速度和侧向加速度均能很快达到稳态值,可改善车辆在高速工况下的安全稳定性。