转向四连杆机构的参数分析及优化设计

利用动力学分析软件ADAMS，以汽车转向运动学为基础，对某矿用汽车转向四连杆机构进行了参数分析及优化设计。首先分析了转向机构中最小传动角对汽车转向横拉杆作用力的影响。其次，分析了机构底角和转向臂长度两个变量对汽车转向轮转角误差及转向时间的影响。最后，以转向过程中外侧车轮实际转角与理论转角误差最小为目标函数，应用ADAMS软件完成了转向四连杆机构的优化设计。     

实现转向轮纯滚动的新型转向机构的研究

本文就四轮车辆转向机构提出新的结构形式,该机构不仅结构简单、合理,而且在理论上能使两转向轮的转向角严格满足纯滚动转向理论运动规律,并且设计方便。文章中对机构的传力特性,结构布置以及结构形式也作了初步的分析和研究,并以2吨叉车为实例,进行了定量的设计和计算,以便进一步表明新型机构具有实际实现的可能性,并反映该机构在其他方面的一些优越性。     

线控独立转向-悬架导向机构的设计与分析

为了消除车轮跳动过程中悬架导向机构与转向杆系的干涉,实现精确独立转向,提高系统集成度,使无驱动半轴传动的全轮线控独立转向电动汽车前后轮采用相同的独立悬架-转向轮模块化结构,提出了一种一体化线控独立转向-悬架导向机构.根据空间机构学理论推导出该导向机构运动分析公式,利用MATLAB分析了单一变量对悬架动力学参数的灵敏度,确定优化设计变量.运用ADAMS/Car建立该导向机构的虚拟样机模型,在ADAMS/Insight模块中对其进行运动学灵敏度分析,找出关键优化设计变量并对其优化,改善悬架运动性能.     

推土机差速转向装置的开发研究

将来型号推土机的离合式转向系统改为双功率流式差速转向系统。建立了转向机构的运动学方程和动力学方程。对改造后的履带式推土机进行了参数设计。适当选择了某泵控马达系统,并进行参数计算。计算结果验证了该新型转向机构的合理性和可行性。     

多刚体系统动力学在车辆转向机构设计中的应用

本文应用多刚体系统动力学的方法，对汽车转向系统和转向轮的姿态作了较全面、系统的分析，确定了转向系各参数对两转向轮偏转角和车轮外倾角的影响，为汽车转向机构设计提供了新的研究方法和可靠的技术依据。     

基于ADAMS的42t集装箱叉车转向机构的仿真与优化设计

42t集装箱叉车的转向机构采用由横置液压缸组成的一组六连杆机构,为了保证车轮转向时作纯滚动,需对六连杆机构优化设计.在ADAMS软件中对转向机构进行了建模和仿真,测量了该转向机构的转角误差;实现了转向机构的参数化建模,以转向机构的累计转角误差最小为目标函数对转向机构进行了优化设计,以优化设计的结果为参数在ADAMS中建立了叉车的整车模型,仿真结果证明优化设计的有效.     

齿轮式转向机构

设计一种新型的齿轮式转向机构。该机构仅有齿轮组成，并且能控制每一个转向轮的偏转角。本齿轮式转向机构满足转向定理的要求，并能完成基本消除车轮对地平面滑移的纯滚动转弯动作。     

某高空作业平台转向机构优化设计

针对某型号高空作业平台转向时存在的转向滑移、转向轮过度磨损等问题,在分析其转向机构几何关系的基础上建立转向机构数学模型,运用最小二乘法求解得出转向机构优化参数.根据相应参数建立原车及优化后的转向机构虚拟样机,并进行转向运动仿真分析.仿真结果表明,优化后的转向机构可使高空作业平台的转向更接近理想状态.     

新型汽车转向参数测量仪装卡机构研究

汽车（含场内机动车辆）转向系统性能好坏直接影响汽车的安全。国内现有测量装置仅适合具有标准形状的方向盘的转向系统性能检测，其测量精度普遍不高，且依赖于安装的准确。分析现有转向参数测量装置及测试方法，创新性地提出新的装夹机构，并研制了相应的测量装置。该机构由卡爪、调节手轮、螺杆、底盘等组成。本装置是集找正、定位、夹紧三合一的非自定心机构，可快速简单调整，定位精度高，灵活的装夹方式可适应不同类型和尺寸的方向盘的使用需要。新的装卡机构已由国家知识产权局授予实用新型专利权。     

重型汽车转向双摇臂机构的优化设计

转向双摇臂机构的运动协调性直接影响双前桥重型汽车的行驶性能,因此对其转向双摇臂机构的优化设计具有重要意义。文章介绍了重型汽车转向双摇臂机构的转向原理,用空间几何方法建立了双摇臂机构优化设计的数学模型,并用MATLAB软件优化工具箱中的优化计算函数来编制程序,对双摇臂机构参数进行了优化,使转向双摇臂机构的性能得到显著提高。     

三轴电液转向系统硬件在环仿真

为了分析三轴电液主动转向控制算法对转向性能的影响,针对质心零侧偏角调度控制策略,利用开发的三轴电液主动转向实验平台,进行了三轴电液主动转向硬件在环仿真实验.根据车轮的转向响应时间、控制精度和车辆转向特性的主要参数的实验结果,对控制算法的控制效果进行了评价.在环实验结果表明:由于液压系统的迟滞特性影响,车轮实际转角比理论转角小,转弯半径、横摆角速度和侧向加速度都比理论值略小.     

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的 针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法 使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果 仿真实验结果表明：所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论 线控...     

基于状态反馈的四轮转向汽车LQR优化控制

为了提高汽车的操纵稳定性,以4轮转向(4WS)汽车为研究对象,建立了2自由度系统的数学模型和状态方程。并以横摆角速度和侧偏角为优化目标,设计了线性二次型调节器(LQR)。通过质心侧偏角和横摆角速度的共同反馈,控制汽车后轮转角,实现4WS控制。在MATLAB/Simulink环境下完成了传统前轮转向汽车、零侧偏角比例控制及LQR控制的4WS汽车仿真。结果表明,相对于其他控制策略,基于状态反馈的LQR优化控制能够改善汽车的操纵稳定性,但不能够既将汽车的质心侧偏角降到基本为零,同时又保证横摆角速度处于理想状态。因此,汽车动力学集成控制将是未来汽车发展的重要方向。     

基于故障估计的无人车容错控制方法

考虑转向控制系统故障和未知干扰同时作用对无人车辆路径跟踪效果的影响,为提高无人车辆控制系统的可靠性,设计了一种无人车路径跟踪容错控制方法. 对转向控制系统输入性故障进行分析,结合未知干扰情况定义了名义故障并建立相应的数学模型. 利用高阶滑模观测器构造名义故障微分方程,并利用自适应容积卡尔曼滤波设计了车辆质心侧偏角和名义故障估计方法,从而为无人车容错控制提供可靠信息源. 基于滑模控制理论设计了无人车路径跟踪容错控制器并证明了其收敛性. 联合仿真和硬件在环试验结果表明,所提出的估计方法能够得到精确可靠的质心侧偏角和名义故障估计结果,且与无容错控制相比,所设计的路径跟踪容错控制器在面对故障和干扰时能够明显地提高车辆的控制性能,并同时保证车辆的路径跟踪能力及其自身的稳定性.      

Decoupling Control of Lateral Dynamics for 4WS Vehicle

An four wheel steering (4WS) feedback control system that simultaneously achieves both body sideslip angle and yaw rate responses always desirable regardless of changes in vehicle dynamics. Quantitative feedback theory (QFT) is offered as the main tool for designing the control law. Inverted decoupling is also employed to make multivariable quantitative feedback design easier. Various nonlinear analyses are carried out and show that the proposed control system is a robust decoupling controller which not only makes body sideslip angle and yaw rate of the vehicle track the desired reference input signals respectively, but also satisfies the requirement of robustness for the control system. The results also indicate that the control system can make it available to realize ideal lateral steering dynamics tracking for vehicles.     

基于定量反馈理论的汽车转向控制系统设计

提出一种基于定量反馈理论的主动前轮转向策略，通过反馈控制系统控制汽车的动态特性，以跟踪汽车转向理想横摆角速度。进而提出了基于定量反馈理论的主动四轮转向策略，使得汽车重心处的侧偏角和车体横摆角速度实现了解耦控制。多种情况下的非线性仿真结果表明，给出的鲁棒解耦控制系统具有很好的控制特性。     

多轴转向车辆模型跟踪控制分析

为降低对多轴转向车辆的控制难度,在考虑前轴机械转向对车辆转向性能的影响的基础上,对多轴转向车辆动力学模型进行了改进,将前轴车轮转角隐含到控制变量中;在改进的动力学模型的基础上,利用模型跟踪控制理论结合极点配置方法对多轴转向车辆进行了分析,得到车辆在不同车速情况下的横摆角速度和质心侧偏角的瞬态响应和频域特性.分析结果表明,利用模型跟踪方法对车辆进行控制,能获得较理想的跟踪效果,车辆在高速时瞬态响应没有超调量,响应时间缩短,提高了车辆在高速时的稳定性.     

基于快速终端滑模的汽车底盘集成控制

针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的集成控制问题,基于快速终端滑模控制理论设计一种标定参数少和动态响应速度快的鲁棒集成控制器.首先,基于达朗贝尔原理建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车动力学模型作为底盘集成控制模型.随后,基于快速终端滑模控制理论分别设计主动前轮转向控制律和直接横摆力矩控制律,并且通过汽车质心侧偏角相平面定义的平滑切换因子建立二者的切换规则,实现主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的平滑切换控制,并且将主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的主要工作区域分别控制在轮胎的线性区域和非线性区域.最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的鲁棒集成控制器的可行性和有效性进行验证,结果表明:所提出的底盘集成控制器可以同时兼顾汽车操纵稳定性和乘坐舒适性.     

基于驾驶模拟的紧急避险车道断面宽度设置

在紧急避险车道断面宽度为4.5,7.7,9.0和12.2m条件下,利用UCWin Road Ver.9驾驶模拟仿真平台测试了5名驾驶员48次驶入紧急避险车道的几何运动参数.选取方向盘转速、方向盘转角、横向偏移率指标分别对车辆驶入紧急避险车道的最小转向半径、方向调整时间、转向角幅值、转向角频率和起弯点指标进行提取,采用多因素方差分析,检验断面宽度、驶入速度、断面宽度与驶入速度的交互作用对5个指标影响的显著性,通过多重分析检验不同断面宽度下各指标差异的显著性.研究结果表明:断面宽度4.5m时最小转向半径、转向角频率、转向角幅值与其他3组存在显著性差异,失控车速90km·h~(-1)时车辆即面临侧滑风险,车辆驶入紧急避险车道的难度大,驾驶员心理紧张程度高.仅断面宽度12.2m时起弯点位于渐变点之后,其起弯点与渐变段起点的差值与其他3组存在显著性差异.断面宽度对方向调整时间影响显著且不同断面间的方向调整时间存在显著差异,方向调整时间与断面宽度呈幂函数关系.综合分析,紧急避险车道的设置宽度不宜低于7.7m.