领先:四轮转向系统

四轮转向:即4WS(4 Wheel Steering)所谓四轮转向,是指后轮也和前轮一样具有一定的转向功能,不仅可以与前轮同方向转向,也可以与前轮反方向转向.其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性,改善低速时的操纵轻便性,在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整,以减少调头时的转弯半径.汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展,其主要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用时的操作稳定性,改善在低速下的操纵轻便性,以及减小在停车场时的转弯半径.     

基于模糊控制的三轮全转向叉车转向研究

目前对三轮全转向叉车的研究一般集中在研究车辆模型,但缺乏考虑转向规律是否符合阿克曼转向定理,也缺乏对各类工况下的叉车转向分析,尤其是负载情况下的叉车转向分析。文章以车辆的二自由度线性模型为基础进行展开研究。整车系统仿真的输入为方向盘转角,模糊控制器以质心侧偏角等于0为控制目标来控制后轮转角,同时用阿克曼转向定理来调整左前轮和右前轮转角,由此实现三轮全转向。最后通过对各种转向工况下的仿真,验证了模糊控制转向策略的有效性。     

极限工况下自动驾驶车辆转向控制器的设计

为提高极限工况下自动驾驶车辆的路径跟踪精度并维持车辆行驶稳定性,设计了一种基于线性模型预测控制的路径跟踪转向控制器.该控制器以速度矢量方向角偏差作为控制参考量,在计算过程中以理想质心侧偏角代替实际质心侧偏角,以提高跟踪精度;采用前轮侧向力为控制输入量,并应用仿射近似方法对后轮侧向力进行线性化处理,以减小计算负担.CarSim与Matlab/Simulink的联合仿真结果表明,该控制器能够在轮胎处于附着极限的情况下维持车辆稳定行驶,且跟踪精度较传统控制器有明显的提高.     

基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制

为了充分发挥四轮转向技术在改善汽车操纵稳定性方面的优势,对车辆转向的理想状态进行了分析,构建了理想转向模型.依据具有二次型性能指标的最优控制理论,以车辆转向理想模型作为跟踪目标,采用基于状态反馈和前轮前馈的控制策略,对四轮转向汽车后轮转向控制规律进行了研究,并推导了后轮转角最优控制算法.利用Matlab/Simulink工具,对所提出的后轮转向最优控制方法在不同侧重的权值下,分别与比例控制四轮转向汽车和传统的前轮转向汽车进行了动力学仿真对比.仿真结果表明:所设计的后轮转角最优控制器改善了车辆转向的瞬态与稳态响应特性,其瞬态响应的超调量减少,稳定时间缩短;侧向滑移的稳态值有所降低,从而提高了车辆转向的操纵稳定性.     

基于Simulink的四轮转向汽车神经网络控制策略仿真

针对汽车小转角时质心侧偏角为零,高速大转角时前轴抗侧滑的控制目标,提出一种四轮转向汽车控制策略.在Simulink环境下建立包含轮胎非线性和计及侧倾的三自由度四轮转向汽车模型,运用双隐含层BP神经网络训练得到四轮转向控制器.仿真结果表明,神经网络控制器可有效控制高速时汽车前轴滑动的趋势,并在低速到高速时使汽车质心侧偏角基本为零,控制误差低于比例转角控制策略和横摆角速度反馈控制策略.同时高速时横摆角速度响应与前轮转向汽车接近,汽车的侧向加速度和车身侧倾角稳态值比前轮转向有所降低.     

多轴机电复合分布式驱动车辆转向半径模式控制策略

基于对多轴轮式车辆的最小转向半径战技指标的要求,提出了一种适用于多轴机电复合分布式驱动车辆的最小转向半径控制系统,并详细介绍了该模式下的整车控制策略,当车辆以大前轮转角低速转向时,后两桥驱动电机产生“外正内负”的力矩辅助车辆转向从而减小最小转向半径.为验证系统性能,文中建立了包含车体纵向速度、侧向速度、横摆角速度及8个车轮旋转的11自由度整车动力学模型,并采用Gim轮胎模型表达了轮胎的非线性力学特性.虚拟样机仿真的结果表明,在该控制策略下,车辆的最小转向半径可减小10.31%,转向机动性能得到大幅度提高.      

基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究

文章针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车空气动力学与汽车多体动力学的动态双向耦合分析模型;考虑线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)的主动前轮转向控制对高速车辆侧风稳定性的影响,并采用定方向盘转角验证主动前轮转向模型的鲁棒性;对比分析某轿车在有、无主动前轮转向控制下的运动与流场特性。研究结果表明,在侧风作用下,有、无主动前轮转向控制的车辆最大侧向位移分别为0.13 m和1.98 m,最大横摆角分别为0.41°和-2.33°,其中最大侧向位移减小了93%,最大横摆角减小了82%,因此采用主动前轮转向控制可以明显改善汽车的侧风稳定性。     

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。     

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.     

驱动力矩对汽车动力学特征的影响

为分析驱动力矩对汽车系统动力学特征的影响,以魔术公式为基础建立了引入驱动力矩的五自由度(纵向速度、侧向速度、横摆角速度、前轮角速度和后轮角速度)汽车系统平面运动的非线性动力学模型;以后轮驱动系统为例,通过多初值点的相空间分析、单初值点的时域分析及相应轮胎力的分布特征分析,探讨了前轮转角为0时恒定驱动力矩对汽车动力学特征的影响;通过对恒定驱动力矩试验的进一步分析,计算了系统状态变量的分岔图.结果表明:在零转角条件下,随着驱动力矩数值的增大,五自由度汽车动力学系统将发生分岔现象;驱动力矩对汽车的动力学特征存在明显的影响.     

非阿克曼几何状态下汽车车轮受力分析

为了研究汽车低速行驶时的转向特性,针对转向梯形造成的车轮运动侧偏角和受力进行了分析。根据受力平衡原理和运动协调条件,分别建立车轮受力方程式,并采用数值计算的方法对各个车轮的侧偏角进行求解。结果表明,前外轮侧偏角最大,所受侧向力最大,其次是前内轮,后轮也受到一定的侧向力,后内轮受力比后外轮大。试验现象支持理论分析,证明该分析方法是有效的。     

基于响应面方法的转向梯形优化设计

在考虑悬架跳动时前束角变化的情况下,为实现对车辆转向运动学的最优化,以某小型皮卡车为研究对象,利用ADAMS/CAR软件建立前悬架和转向总成虚拟样机模型,进行转向和轮跳仿真实验。以内、外球头的空间坐标为优化变量,分别以阿克曼误差的均方根和前束角的变化范围为目标,运用DOE方法进行2次试验设计;根据实验结果分别对影响阿克曼误差和前束角的影响因素进行灵敏度分析,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型。利用MATLAB优化工具箱在约束前束角的情况下,对阿克曼误差进行优化,得到硬点的最优值。研究结果表明:在前束角的变化范围减少10%的前提下,转向机构在0°~25°常用转向角度,阿克曼误差减少51.27%。优化后的结果明显地改善了转向的运动学特性,并且避免了单独优化转向,对前束角造成的影响。     

主动脉冲转向的横摆稳定性分析与试验研究

提出了一种后轮脉冲主动转向控制策略,运用脉冲信号作为控制器输出的后轮主动转向控制方法,对此做了理论分析和试验研究.首先,设计了产生脉冲信号的液压系统,并分析了此系统的运行对悬架参数和车辆稳态和瞬态响应的影响;分析不同脉冲参数(频率,振幅)对车辆横摆运动的影响并确定最优的脉冲参数.其次,综合跟随理想横摆角速度和抑制汽车质心侧偏角的方法,提出了控制策略与算法;运用基于CarSim和Simulink的联合仿真方法,分析此系统对汽车横摆稳定性能的影响;最后,安装液压脉冲发生器进行整车试验研究,验证仿真结果的可信性,并评价后轮脉冲转向的实用性.仿真和试验结果表明:后轮脉冲主动转向能够有效的跟踪横摆角速度和质心侧偏角提高车辆的横摆稳定性,同时可以减少质心侧倾角和侧向加速度,提高汽车的操纵稳定性.     

非阿克曼几何状态下汽车车轮受力

为了研究汽车低速行驶时的转向特性,针对转向梯形造成的车轮运动侧偏角和受力进行了分析。根据受力平衡原理和运动协调条件,分别建立车轮受力方程式;并采用数值计算的方法对各个车轮的侧偏角进行求解。结果表明,前外轮侧偏角最大,所受侧向力最大;其次是前内轮,后轮也受到一定的侧向力;后内轮受力比后外轮大。试验现象支持理论分析,证明该分析方法是有效的。     

三轴汽车多轮转向技术研究

研究三轴汽车的转向控制方式.通过建立三轴汽车全轮转向二自由度模型,推导三轴汽车全轮转向系统的动力学方程;运用数值仿真方法,研究三轴汽车全轮转向,前、后四轮转向,前轮转向等不同转向方式下的稳态横摆角速度增益,以及相同转向方式下中轴相对于质心的纵向距离对稳态横摆角速度增益的影响.仿真结果表明,三轴汽车全轮转向是最好的选择.     

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...     

基于数据融合的四轮独立转向车辆研究

为了提高四轮独立转向车辆的操纵稳定性,文章提出一种基于数据融合算法的车辆转角控制分配策略。策略分上下2层：上层为后轮转角控制,为使车辆跟随理想横摆角速度和质心侧偏角,通过滑模控制理论控制后轮转角,并与前轮比例前馈控制的后轮转角进行数据融合;下层为转角分配,基于阿克曼转向关系并考虑轮胎侧偏的影响,进行四轮转角的分配。通过MATLAB/Simulink在不同工况下进行仿真分析,对比线性二次调节器(linear quadratic regulator, LQR)控制四轮转向和融合控制四轮独立转向的横摆角速度和质心侧偏角。仿真结果表明,所提出的融合控制策略在不同工况下改善了车辆操纵稳定性。     

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。     

基于CarSim的线控转向汽车理想传动比的设计研究

为设计线控转向汽车的理想转向传动比,以提高汽车转向时的操纵稳定性,基于Car Sim实车模型进行车辆特性化仿真分析,推导了实际横摆角速度增益的计算公式,以此为基础对线控转向系统的变角传动比特性进行分段研究。中低速段采用定增益法,将遗传算法与汽车操纵稳定性评价指标相结合,优化从方向盘转角到汽车响应的固定横摆角速度增益,以作为中低速段理想传动比的设计依据;中高速段提出将横摆角速度增益与侧向加速度增益按可变权重共同控制的方法设计理想转向传动比。通过Car Sim/Simulink联合仿真,选取双移线实验工况、角阶跃实验工况及稳态加速回转实验工况对控制方法进行验证。实验结果表明,基于所提出的实际横摆角速度增益,采用横摆角速度增益与侧向加速度增益相结合的方法分段设计理想传动比,能够减轻驾驶员的转向驾驶负担,提高汽车转向时的操纵稳定性。     

FSC赛车转向梯形机构断开点仿真与优化设计

为减小某赛车转向时前轮的磨损,利用ADAMS/CAR软件,建立了某FSC赛车前悬架和转向系统的多体动力学模型,并进行了前轮同向跳动仿真和转向仿真.借助于ADAMS/INSIGHT,选取设计变量,设置约束条件,建立目标函数,对双横臂独立悬架的断开式转向梯形机构的断开点位置进行了优化设计后,再次进行双轮同向跳动和转向仿真分析.仿真结果表明,优化后的车轮前束角随车轮上下跳动的变化量明显减小,转向特性曲线更加接近理想转向特性曲线,减少了转向时的前轮磨损.