车辆四轮转向系统的控制方法.pdfVIP

1998 年 吉 　林 　工 　业 　大 　学 　学 　报 Vol . 28 第 4 期 J OU RNAL OF J IL IN UN IV ER SI T Y OF TECHN OL O GY 总第 92 期 车辆四轮转向系统的控制方法 郭孔辉 　轧 　浩 (吉林工业大学汽车动态模拟国家重点实验室) 摘 　要 　系统地评述了车辆四轮转向系统的原理及其控制方法的发展 ,在此基 础上指出四轮转向系统的研究必须以闭环综合评价为出发点 ,并与其它主动安 全技术相结合才能真正达到实用阶段 。 关键词 　四轮转向　闭环评价 　反馈控制 　优化控制 　神经网络 随着汽车技术的发展 ,作为实现主动安全性的方法之一的四轮转向技术 日益受到重 视 。很多汽车厂商纷纷推出了带有四轮转向系统的概念车 ,如 Honda ,Nissan ,Mazda 等 , 并把一些成熟的四轮转向技术应用到了普及型汽车中 ,提高了汽车的主动安全性 。四轮 转向汽车的主要优点是在转向时能够保持重心侧偏角基本为零 ,极大地改善了横摆角速 ( 度和侧向加速度的瞬态性能指标 。另外低速时能够减小汽车的转弯半径 前后轮转角方 ) 向相反 ,使汽车在低速行驶时更加灵活 。 四轮转向系统按其结构可分为四类 :机械式 、液压式 、电动式和复合式 。按其控制方 〔2 ,3 〕 〔4 〕 法 可分为 : ①定前后轮转向比四轮转向系统 ; ②前后轮转向比是前轮转角函数的四 轮转向系统 ; ③前后轮转向比是车速函数的四轮转向系统 〔4 〕; ④具有一阶滞后的四轮转 向系统 ; ⑤具有反相特性的四轮转向系统 〔5 〕; ⑥具有最优控制特性的四轮转向系统 〔6 〕; ⑦ 具有自学习、自适应能力的四轮转向系统 〔3 〕。 1 　后轮转向机理分析 为分析四轮转向车辆的机理 ,首先从后轮转向的特性分析入手 。本文采用二 自由度 模型对前 、后轮转向车辆进行比较 。 11 　侧向加速度时域特性比较 如图 1 所示 ,无论高速还是低速行驶 ,前轮转向车辆和后轮转向车辆的转向轮转动方 ( ) 向相同时 这里指转向轮皆顺时针转动 ,前轮转向车和后轮转向车所产生的车辆重心处 收稿 日期 :1998 - 03 - 02 ( ) 国家自然科学基金 5957522 资助项 目 郭孔辉 ,男 ,1935 年 7 月生 ,教授 , 中国工程院院士 — 1 — © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图 1 　前轮转向车辆和后轮转向车辆阶跃响应比较 Fig. 1 　Comp arson between responsibility of frontwheel steering vehicle and t hat of rearwheel steering vehicle ×前轮转向车辆 v = 40 m/ s 　　△前轮转向车辆 v = 10 m/ s ●后轮转向车辆 v = 40 m/ s 　　 后轮转向车辆 v = 10 m/ s 的侧向加速度方向相反 。若将车辆系统近似为线性系统 ,根据线性系统的叠加原理 ,若 前 、后轮同时转动 ,则整车重心处的侧向加速度稳态值将减小 。这就是说四轮转向车辆要 转过与前轮转向车辆相同的曲率时 ,驾驶员就要增加方向盘的角输入 ; 同理 ,前 、后轮转向 相反时 ,前轮转向车和后轮转向车所产生的车辆重心处的侧向加速度方向相同。若前