汽车四轮转向系统转向特性的研究

摘要

随着当今社会的发展、技术的进步，道路安全得到了人们更高的重视，为了保证行车安全，汽车的操纵稳定性也受到了重视。四轮转向技术是一种可以使前后轮同时改变方向的技术，后轮可以独立进行转向。低速时，前后轮异相转向，可以减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动性和灵活性；高速时，前后轮同相转向，可以提高汽车的循迹能力，提高汽车的行驶稳定性。
　　 首先，简要介绍了本文的选题的背景及意义，概括了近年来汽车四轮转向系统的国内外研究现状及发展趋势，简述了本文的主要研究工作。其次，建立了线性二自由度四轮转向模型，建立了轮胎侧偏特性非线性模型，在matlab/simulink平台下，建立了非线性二自由度四轮转向车辆模型。再次，介绍了四轮转向车辆的特性，对四轮转向车辆的操纵稳定性评价指标进行了分析，包括四轮转向车辆对前轮角阶跃输入的瞬态及稳态响应，又对四轮转向车辆与前轮转向车辆运动进行比较，结果表明四轮转向的操纵稳定性比前轮转向好很多。对四轮转向车辆线性和非线性运动比较分析，结果表明线性和非线性具有一致性。第四章分别对前后轮转角比控制、比例于横摆角速度反馈、比例控制与横摆角速度反馈控制的联合控制三种经典的控制方法进行比较分析，发现了比例控制与横摆角速度反馈控制的联合控制优于前两种控制方法。然后分析了不同结构参数对汽车操纵稳定性的影响。为了改善比例前馈和横摆角速度反馈控制在高速转向时，汽车横摆角速度和侧向加速度下降过大的问题，减轻驾驶员的驾驶负担，加入附加横摆力矩，引入了线性二次型最优控制，建立加入附加横摆力矩的四轮转向线性二自由度模型，设计了车辆转角和横摆力矩线性最优控制系统并建立了simulink模型，仿真结果解决了稳态横摆角速度和侧向加速度下降过大的问题。考虑到轮胎的侧偏特性等非线性因素，引入了模糊控制，并设计了基于横摆角速度反馈控制系统，并将其与其他控制方法进行比较，验证了模糊控制可应用于非线性四轮转向车辆，也可解决稳态横摆角速度和侧向加速度下降过大的问题，改善车辆的操纵稳定性。最后设计了车辆转角和横摆力矩非线性模糊控制系统并建立了simulink模型，仿真结果更符合实际。