四轮转向汽车转向特性的研究

摘要

四轮转向(Four-wheel steering,简称4WS)技术是具有广阔应用前景的先进技术,它可以提高汽车转向的灵活性,稳定性和安全性.现有的汽车转向特性的研究多是低自由度的线性模型,没有充分考虑汽车转向系统所包含的丰富的非线性因素.文章中建立了合理的四轮转向非线性模型并对其进行深入探讨.本文在充分分析四轮转向汽车二自由度线性模型和汽车非线性因素的基础上,引入汽车后轮转向对系统的影响,并增加驾驶员调节模型,建立五自由度的汽车四轮转向非线性模型.该模型由于考虑较全面,因而更接近于汽车转向的实际情况,具有一定的代表性.在所建立的汽车四轮转向非线性数学模型的基础上,本文运用现代非线性动力学稳定性理论对于深刻了解四轮转向运动稳定性的机理有着很重要的意义.四轮转向控制可以提高汽车低速时的灵活性,高速行驶时的稳定性.但是传统的四轮转向控制系统大多建立在经典控制理论的基础上,对实际车辆很难得到满意的控制效果.本文引入神经网络(Artificial Neural Network,简称ANN)和Magic Formula非线性轮胎模型,设计了神经网络控制器,并对神经网络模型进行了辨识.最后,在MATLAB平台下进行了仿真,并对在不同车速下的仿真结果进行了对比和分析.结果表明四轮转向神经网络控制效果良好.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究历史与现状

1.3论文研究的主要内容

第2章汽车四轮转向系统模型的建立

2.1四轮转向二自由度线性模型分析

2.1.1二自由度四轮转向汽车线性模型

2.1.2二自由度线性模型的局限性

2.2四轮转向非线性因素模型的选择

2.2.1影响汽车运动的非线性因素

2.2.2轮胎的受力和模型选择

2.2.3驾驶员模型的选择

2.3四轮转向五自由度非线性模型

2.3.1坐标系的确定

2.3.2非线性模型的建立

2.4本章小结

第3章汽车四轮转向系统的特性分析

3.1车轮转角和转弯半径

3.1.1内外轮转角

3.1.2考虑离心力的情况

3.1.3最小转弯半径

3.1.4前束的变化及轴转向

3.2四轮转向系统的动特性分析

3.2.1后轮转向函数

3.2.2四轮转向对横摆角速度的影响

3.3四轮转向系统的非线性动力学数值分析

3.3.1四轮转向的参数稳定范围

3.3.2四轮转向系统的稳定性数值分析

3.4本章小结

第4章汽车四轮转向控制的研究

4.1四轮转向控制的目标与控制过程

4.1.1四轮转向控制的发展

4.1.2四轮转向控制的目标

4.2四轮转向控制方法与控制方式的选择

4.2.1实际应用中的四轮转向控制方法

4.2.2四轮转向控制方式的选取

4.3四轮转向系统的神经网络控制

4.3.1四轮转向系统非线性二自由度运动模型

4.3.2四轮转向汽车的神经网络辨识

4.3.3四轮转向汽车神经网络控制仿真分析

4.4本章小结

结论

参考文献

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致谢

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