后轮独立控制的四轮转向系统研究

摘要

汽车的四轮转向技术，在高速行驶时能明显地改善操纵稳定性；在低速行驶时能明显地减小转弯半径和操纵的灵活性。由于目前大量使用的还是前轮转向汽车，为了使这些车辆通过简单的改装也具有四轮转向的功能，论文以改装两个后轮使其成为两个独立转向后轮的四轮转向车作为研究对象，对其特性进行了研究。论文的主要工作如下：
　　 改装了后轮系统，使其具有转向功能，改装的后轮转向系统左右轮能实现独立转向。设计了电动后轮转向系统的转向机构、无刷直流电机及其驱动电路和基于DSP控制器的四轮转向控制电路。
　　 研究了改装汽车的后轮转向特性，分析了后轮转向系统的转向特性和理想四轮转向系统的高、低速转向特性。此外，着重研究了本系统的转向中心不一致引起的轮胎磨损。
　　 以四个车轮为研究对象，建立了三自由度汽车模型。以前轮几何关系、稳态质心侧偏角、三种典型四轮转向中心为约束的控制目标。并通过MATLAB/SIMULINK建立了仿真模型，对三种典型模式进行了仿真分析比较。
　　 考虑实际车轮的非线性，使用ADAMS建立了改装的四轮转向汽车的虚拟样机，此样机包括前/后悬架模型、前/后转向系模型、轮胎模型和车身模型。并结合MATLAB进行联合仿真，其仿真结果和三自由度车辆的SIMULINK仿真基本相同。
　　 通过论文的研究，得出了合适的控制约束使改装的汽车基本具有了四轮转向功能。