四轮转向车辆操纵稳定性分析

合集下载

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

宋凯凯▶◀……………………………………………………………………………四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析前言随着科技的进步和汽车产业的发展，人们对于车辆操纵稳定性、舒适性和安全性的要求不断提高，四轮转向（Four-wheel steering ，4WS ）作为一种有效改善车辆操纵性能的技术，吸引了国内外众多研究人员[1]。

使用4WS 技术的主要目的有：①减少车辆质心侧偏角β；②减少车辆横摆率与车辆横向加速度之间的相差；③增加轮胎横向力的裕度，使其远离饱和状态[2]。

运用4WS 技术可以有效地减小低速行驶时汽车的转弯半径，使汽车在低速时行驶更加灵活、便于泊车。

同时，4WS 技术还可以大大地改善汽等瞬态响应指标，提高高速行驶时的操纵稳定性和舒适性[7]。

Matlab 作为一种面向科学和工程计算的高级计算机语言，已成为国际科技界公认的最优秀应用软件[3]。

Simulink 是Matlab 提供的主要工具箱之一，用于可视化的动态系统建模、仿真和分析。

它采用系统模块直观地描述系统典型环节，因此十分方便地建立系统模型而不需要花较多时间编程。

并可以对系统作适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少设计系统过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目标[2]。

本文基于Matlab/simulink 对四轮转向车辆的控制系统进行了设计，并对4WS 车辆的操纵稳定性进行了仿真研究。

4WS 车辆运动数学模型4WS 车辆模型根据自由度不同可分为二自由度、三自由度以及多自由度模型。

高自由度车辆模型虽然能较好地反映出汽车的运行状况，但研究起来困难很大。

理论和实验都证明，F Y2F Y1δ2V 2a 1bavV C.Gβu ωV 1δ1a 1图1二自由度四轮转向汽车模型在正常车速的非紧急状态和小转向角情况下，包含横摆角速度和质心侧偏角的线性二自由度自行车模型能以较好的精度表征车辆转向的实际物理过程，基于它们设计的控制器能够正常工作[4][8][10]。

四轮转向汽车操纵稳定性分析

ｅａｉｎｏｈｅｉｌｏｔｏｔｗｈｅｌｓｅｒｎｎｌｒｔｏｆｔｅｖｈｃｅｔｈｅｆｎｒｅｔｅｇａｇｅ．Ｂａｅｎａ４ＷＳｐｏｏｙｅｖｈｃｅ，ｓｍｕａｉｎｏｉｓｄｏｒｔｔｐｅｉｌｉｌｔｏｎｉａｄｉｇｓａｉｉｓｅｅｕｅｙｕｉｇａｐｏｏｔｎｌａｇｒｔｍｏｃｎｒｌｔｅｒｌｔｏｆｓｅｒｎｇａ — ｔｈｎｌｎｔｂｌｙｗａｘｃｔｄｂｓｎｒｐｒｉａｌｏｈｔｏｔｏｈｅａｉｎｓｏｔｅｓｔｏｉｉｎ
（ｃｏｌｆｃａｉｌｎｉｅｒｇｅｉｇＩｓｔｔｏｅｈｏｏｙＢｉｎ００，ＣｉａＳｈｏｏＭｅｈｎｃｇｅｎ，Ｂｉｎｎｔｕｅｆｃｎｌ，ｅｉｇ１０８ａＥｎｉｊｉＴｇｊ１ｈｎ）
ＡｓａｔＯｏｒｈｅｓｅｎ４）ｄｎｍｉｍｄｌａｕｔｎｒｕｈｔｅｒｔａａａ — ｂｔｃ：Ａ２ＤＦＦｕ— ｅｌｔｒｇ（ＷＳｙａｃｏｅｗｓｉｄｔｏｇｏｅｃｌｎｌｒｗｅｉｂｌａｈｈｉｙ
随着汽车技术的发展，汽车的主动安全性日益
性．四轮转向汽车的主要优点是在转向时能够保持
受到重视 … ．四轮转向技术可以有效地改善汽车的行驶操纵稳定性，作为实现汽车主动安全性的重要方法，已成为现代汽车的新兴技术之一．普通汽
ｇｅｎａｌｅｌａｈｉｏｅｏｒｌａｇｅｌｓｉｌ４ｗｈｅｓｔｔｅａｍｆａｚｒｏｌｎｌ．Ｃｍｐｒｇｗｔｈｉｌｔｎｒｓｌｆａ２Ｓｖｈ — ｏａｎｉｔｅｓｉｈｍｕａｉｅｕｔｏＷｅｉｏｓ

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

ｖｈｃｅｈｉｅｅｃｅｗｅｎｔｅｓｅｄｔｔｎｒｎｉｎｅｐｎｅｆｆｕｅｉｌ，ｔｅｄｆｒｎｅｂｔｅｈｔａｙｓａｅａｄｔｓｅｔｒｓｏｓｓｏｏｒ～ｗｅｌｓｅｒｎｅｉｌｎｈｓｆｆａｈｅｔｅｇｖｈｃｅａｄｔｏｅｏｉｆｏｔｅｌｓｅｒｎｅｉｌｓｓｄｅｒｎｗｈｅｔｅｉｇｖｈｃｅｉｔｉｄ，ａｄｔｅｓａｅｅｕｔｎｏｐｃｎｈｒｎｆｒｆｎｔｎａｏｔｙｗｅｏｉｕｎｈｔｔｑａｉｆｓａｅａｄｔｅｔｓｕｃｉｂｕａｖｌｃｔｏａｅｏｙａｄｌｔｒｌｃｅｅａｉｎｔｔｅｆｎｅｌｓｅｉｇａｇｅａｅｏｔｉｅ．ＴｈｆｃｆｔａｓｅｕｃｉｎＳｚｒｎｏｅｎａｅａａｃｌｒｔｏｈｒｔｏｏｗｈｅｔｒｎｎｌｒｂａｎｄｅｅｅｆｔｏｒｎｆｒｆｎｔ ’ ｅｏａｄｐｌｅｏｐｓｔｎｏｅｐｎｅｂｔｅｎｆｕｏｉｏｎｒｓｏｓｅｗｅｏｒ—ｗｈｅｔｅｉｇｖｈｃｅａｄｆｏｔｅｌｔｅｉｇｖｈｃｅｉｄｓｒｅ．Ｓｍｕａｉｎｏｉｅｌｅｒｎｅｉｌｎｒｎｓｗｈｅｅｒｅｉｌｓｅｃｂｄｉｌｔｆｓｎｉｏｆｕ —ｗｅ【ｔｅｉｇｖｈｃｅｉｔｂＳｍｕｉｋｓｆｒｎｉｎｎｔｈｓｗｉｈｏｅｉａａａｙｉ．ＴｅａｖｎｏｒｈｅｓｅｒｅｉｌｎＭａｌ／ｉｌｏｗａｅｅｖｒｍｅｔｍａｃｅｔｔｅｒｔｌｎｌｓｓｈｄａ — ｎａｎｔｏｈｃｔｇｓｏｕａｅｆｆｒ—ｗｈｅｔｅｎｅｉｌｃｍｐｒｄｗｉｒｎｅｌｓｅｎｅｉｌｒｈｗｅ．Ｔｅｃｎｌｓｏｓｕｅｕｏｅｌｓｅｒｇｖｈｃｅｏａｅｔｆｔｉｈｏｗｈｅｔｒｇｖｈｃｅａｅｓｏｄｈｏｃｕｉｎｉｓｆｌｅｉ

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究1. 引言1.1 背景介绍四轮驱动电动轮汽车是一种新型的电动车辆，其具备四个独立的电动驱动轮，并且拥有更好的操控性和稳定性。

主动变道系统作为汽车智能驾驶的重要组成部分，能够帮助驾驶员在变道时更加安全和便捷。

目前四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性问题尚未得到充分研究和解决。

传统的汽车主动变道系统主要依赖于车辆的转向系统和驾驶员的操作，而四轮驱动电动轮汽车的主动变道系统则需要考虑更多因素，如电动轮的转速控制、车辆的动力分配等。

研究四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性，对于提高汽车操控性和安全性具有重要意义。

本文旨在探讨四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性问题，通过对其设计原理、稳定性分析、测试结果以及改进措施的研究，为提升四轮驱动电动轮汽车的驾驶性能提供理论支持和实践指导。

1.2 研究意义本文旨在探讨四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性，其中对系统设计原理、稳定性分析、测试结果以及改进措施进行了深入研究。

四轮驱动电动轮汽车作为新型汽车技术的代表，具有低碳环保、高效节能等优势，在未来的交通出行中具有广阔的应用前景。

主动变道系统的稳定性一直是该技术面临的重要挑战之一，因此对其进行深入研究具有重要意义。

通过本研究，可以为四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的设计与优化提供一定参考，提升系统的稳定性和安全性，从而更好地满足日益增长的交通需求。

本研究可以为相关领域的学术研究提供新的思路和方法，促进技术的创新与发展。

研究四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性具有重要的理论意义和实践价值，对推动汽车行业的可持续发展具有积极的意义。

【字数：204】2. 正文2.1 四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的设计原理四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的设计原理是基于车辆动力学和控制理论的结合。

通过传感器实时监测车辆的速度、加速度、转向角等参数，并结合预先设定的变道规划，系统可以实现快速、准确地进行主动变道操作。

四轮转向车辆操纵稳定性分析

四轮转向车辆操纵稳定性分析首先介绍四轮转向的概念、基本原理及系统结构和应用；，以两自由度操纵模型为例，对四轮转向（4WS）车辆的转向特性及操纵稳定性进行分析，并与传统的前轮转向（FWS）车辆进行比较；最后，给出了一个关于车辆质心侧偏角和横摆角速度的线性两自由度分析模型。

标签：四轮转向；前轮转向；操纵稳定性；横摆角速度0 引言从上世纪八十年代开始，后轮转向控制律的研究逐步兴起，对四轮转向车辆来说，当车速较低时，为了减小转向半径，通常使后轮转向方向與前轮相反；当高速行驶时，为了提高车辆的稳定性，后轮将产生与前轮同向的转向角。

四轮转向的基本原理是：利用车辆行驶中的某些信息来控制后轮的转角输入，以提高车辆的操纵稳定性。

本质上讲，四轮转向的优点主要是系统对后轮轮胎侧向力独立控制的能力。

由于四轮转向车辆可同时改变前后轮的侧偏角和轮胎侧向力，因而可提高车辆的瞬态响应，并改善车辆的转向控制能力。

下面采用两自由度单轨模型，在线性域内对4WS系统进行动力学分析。

1 四轮转向车辆的动力学模型四轮转向车辆的操纵动力学原理见图1。

通常、、、较小，因此有COS=，COS=，tan=，tan=。

在此假设汽车质心出沿前进方向速度u与车辆侧向速度v相比很大，可看做常量，轮胎切向力及迎风阻力不计，则根据受力关系，可建立如下方程：采用前后轮转向比c为定值的控制方式，即将控制目标设为使车辆转向时其质心侧偏角，可导出稳态条件下车辆质心侧偏角时前后轮转向比c应满足的条件。

按照几何定义：，因而令，同时消去存在的项，就得到稳态条件下车辆质心侧偏角时c应满足的条件：上式说明，车辆在高速工况行驶时后轮应与前轮同方向转向；而低速时后轮应与前轮反方向转向。

2 前轮角阶跃输入下的稳态响应分析汽车等速行驶时，前轮角阶跃输入下的稳态响应可用稳态横摆角速度增益来评价。

令方程（12）中的动态项和为0，使输入项即前轮转角为定值，即可解出输出项，即稳态响应，这时车作等速圆周行驶。

汽车操纵稳定性的研究与评价

汽车操纵稳定性的研究与评价随着汽车工业的不断发展，汽车性能得到了显著提升。

汽车操纵稳定性作为衡量汽车性能的重要指标之一，直接影响着驾驶者的操控感受和行车安全。

因此，对汽车操纵稳定性进行深入研究，提高其评价水平，对于提升汽车产品竞争力具有重要意义。

汽车操纵稳定性研究主要涉及车辆动力学、控制理论、机械系统等多个领域，其目的是在各种行驶条件下，保证汽车具有良好的操控性能和稳定性。

然而，目前汽车操纵稳定性研究仍存在一定的问题，如评价标准不统测试条件不完善等，制约了其发展。

汽车操纵稳定性对于保证驾驶安全具有重要意义。

在行驶过程中，车辆受到外部干扰或自身惯性力的影响，容易导致车身失稳，从而引发交通事故。

良好的汽车操纵稳定性通过有效抑制车身晃动、调整轮胎磨损，为驾驶者提供稳定的操控感，降低交通事故风险。

影响汽车操纵稳定性的因素主要包括以下几个方面：（1）车辆动力学性能：车辆的加速、减速、转弯等动力学性能直接影响驾驶者的操控感受和行车安全。

（2）轮胎性能：轮胎的抓地力、摩擦系数等性能对车辆的操控性和稳定性具有重要影响。

（3）悬挂系统：悬挂系统的设计直接影响车辆的侧倾、振动等特性，从而影响操纵稳定性。

（4）驾驶者的操控技巧：驾驶者的预判、反应速度、操控技巧等直接影响车辆的操纵稳定性。

为提高汽车操纵稳定性，需要采取相应的控制策略。

其中，最重要的是采取主动控制策略，包括：（1）防抱死制动系统（ABS）：通过调节制动压力，防止轮胎抱死，提高制动过程中的稳定性。

（2）电子稳定系统（ESP）：通过传感器实时监测车辆状态，对过度转向或不足转向进行纠正，保证车辆稳定行驶。

（3）四轮驱动（4WD）：通过将驱动力分配到四个轮胎上，提高车辆的加速性能和操控稳定性。

汽车操纵稳定性的评价主要从以下几个方面进行：（1）侧向稳定性：评价车辆在侧向受力情况下的稳定性。

（2）纵向稳定性：评价车辆在纵向受力情况下的稳定性。

（3）横向稳定性：评价车辆在横向受力情况下的稳定性。

四轮转向车辆的操纵稳定性分析

[12] H a r k e g a r dO.E f f i c i e n tA c t i v eS e tA l go r i t h m s f o r S o l v i n g C o n s t r a i n e d L e a s t S qu a r e s P r o b l e m si n A i r c r a f t C o n t r o l A l l o c a t i o n [C ]//P r o c e e d i n gs o f t h e41s tI E E E C o n f e r e n c eo n D e c i s i o na n d C o n -t r o l .L a sV e g a s ,2002:1295‐1300.[13] 戴一凡.分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D ].北京:清华大学,2013.[14] V i e h w e i d e r A ,H o r iY.E l e c t r i c V e h i c l e L a t e r a lD y n a m i c sC o n t r o lB a s e do nI n s t a n t a n e o u sC o r n e -r i n g S t i f f n e s sE s t i m a t i o na n da n E f f i c i e n tA l l o c a -t i o n S c h e m e [C ]//C o n f e r e n c e o n M a t h e m a t i c a lM o d e l l i n g.V i e n n a ,2012:1213‐1218.[15] F a r a z a n d e hA ,A h m e dA ,R a k h e jaS .P e r f o r m a n c e A n a l y s i s o f A c t i v e I n d e p e n d e n t F r o n t S t e e r i n g (A I F S )f o r C o mm e r c i a l V e h i c l e sw i t hG r e a t e r L a t -e r a l L o a dS h if tP r o p e n s i t y [J ].S A EP a pe r ,2013‐01‐2355.(编辑袁兴玲)作者简介:袁希文,男,1985年生㊂湖南大学机械与运载工程学院博士研究生㊂主要研究方向为车辆系统动力学及控制㊂文桂林,男,1970年生㊂湖南大学机械与运载工程学院教授㊁博士研究生导师㊂周兵,男,1972年生㊂湖南大学机械与运载工程学院副教授㊁博士研究生导师㊂四轮转向车辆的操纵稳定性分析刘刚1 陈思忠2 郑凯锋3 王文竹11.沈阳航空航天大学,沈阳,1101362.北京理工大学,北京,1000813.中国北方车辆研究所,北京,100072摘要:针对四轮转向(4W S)车辆的操纵稳定性问题,以线性二自由度车辆模型为基础,从时域和频域两个角度分析了如何通过控制后轮转角相位与角度来提高4W S 车辆的低速机动性和高速稳定性㊂用0.4g 的侧向加速度来界定四轮转向系统的有效工作区域,推导出后轮转角的合理范围㊂对比分析了两种典型控制算法的稳态特性和瞬态特性,稳态特性不依控制算法的改变而改变,控制算法二则明显提高了4W S 车辆的瞬态响应品质㊂研究结果为4W S 系统的开发提供了理论依据㊂关键词:四轮转向(4W S);操纵稳定性;稳态;瞬态中图分类号:U 463.4 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.09.022A n a l y s i s o fV e h i c l eH a n d l i n g a n dS t a b i l i t y o f F o u rW h e e l S t e e r i n g L i uG a n g 1 C h e nS i z h o n g 2 Z h e n g K a i f e n g 3 W a n g We n z h u 11.S h e n y a n g A e r o s p a c eU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g ,1101362.B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,B e i j i n g,1000813.C h i n e s eN o r t hV e h i c l eR e s e a r c h I n s t i t u t e ,B e i j i n g,100072A b s t r a c t :B a s e do n t h e 2D O F l i n e a r b i c y c l em o d e l ,t h e h a n d l i n g a n d s t a b i l i t y of 4W Sv e h i c l ew a s s t u d i e dh e r e i n .T h e r e a rw h e e l c o n t r o l a lg o r i th m w a sdi s c u s s e d i n t i m ed o m a i na n d f r e q u e n c y d o m a i n i no r d e r t o i m p r o v e t h em a n e u v e r a b i l i t y a t l o ws p e e da n d s t a b i l i t y a t h i g hs p e e d .B y u s i n g th e l a t e r a l a c c e l e r a t i o n a s 0.4g to d e f i n e t h e e f f e c t i v ew o r k i n g a r e a f o r 4W S ,t h e r a n g e f o r r e a r s t e e r i n g a n g l ew a s d e r i v e d .T h e s t e a d y ‐s t a t e a n d t r a n s i e n t ‐s t a t e o f t w o t y p i c a l c o n t r o l a l g o r i t h m sw e r e c o m p a r e d a n d a n -a l y z e d .T h e c o n t r o l a l g o r i t h m d o e sn o t a f f e c t t h es t e a d y‐s t a t ec h a r a c t e r i s t i c so f t h ev e h i c l e ,b u t c a n i m p r o v e t h e t r a n s i e n t r e s p o n s e .T h i s p r o v i d e s t h e t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h ed e v e l o p m e n to f t h e4W S s ys t e m.K e y wo r d s :f o u rw h e e l s t e e r i n g (4W S );h a n d l i n g a n d s t a b i l i t y ;s t e a d y ‐s t a t e ;t r a n s i e n t ‐s t a t e 0 引言以改善低速操纵灵活性和(或)高速行驶稳定性为主的四轮转向(f o u rw h e e l s t e e r i n g,4W S )系统在20世纪80年代得到迅速发展,其中日本的H o n d a ㊁M a z d a ㊁N i s s a n 和M i t s u b i s h i 等汽车公司都推出了4W S 车辆[1]㊂4W S 控制方法是通过调收稿日期:20130816 修回日期:20150324节轮胎的侧向力来控制车辆的运动,但当侧向加速度超过0.4g 时,轮胎侧向力趋近饱和状态,车辆进入了非线性工作区域[2],因此,可用0.4g 的侧向加速度来界定4W S 系统的有效工作区域㊂针对4W S 的控制算法研究一直在进行,从最早的基于车速的定比例前馈控制[1,3],到具有横摆角速度的反馈控制[1,3],再到基于现代控制理论的最优控制㊁基于H 2㊁H ∞㊁μ综合理论及滑模㊃0521㊃中国机械工程第26卷第9期2015年5月上半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.变变结构的鲁棒控制[4‐5],最后还有基于模糊理论㊁神经网络理论的非线性控制[6‐7]等,都有许多研究成果㊂但是,目前在4W S 控制上还存在一些不足:①对后轮转角的范围没有明确界定;②很少顾及4W S 系统的有效工作区域;③过于强调控制的鲁棒性而忽视控制的实用性㊂本文着眼于4W S 车辆操纵稳定性的理论分析,以线性二自由度车辆模型为基础,以两种典型的控制算法为例,从理论上对4W S 车辆的特性进行研究㊂1 四轮转向的理论分析研究和实验都证明,采用线性二自由度模型设计4W S 控制器是合理的[8]㊂为了使公式具有统一的表达形式,设整车质心到前轴的距离为正,到后轴的距离为负,则线性二自由度模型[9]可以写为β㊃r éëêêùûúú㊃=-C a m u C b m u 2+1C b I z C c I zéëêêêêùûúúúúu βéëêêùûúúr +C 1m u C 2m u L 1C 1Iz L 2C 2I éëêêêêùûúúúúzδ1δéëêêùûúú2(1)C a =C 1+C 2>0C b =L 1C 1+L 2C 2<0C c =L 21C 1+L 22C 2>0式中,m 为整车质量;u 为车辆纵向速度;L 1㊁L 2分别为整车质心到前轴和后轴的距离,则轴距为L 1-L 2;C 1㊁C 2分别为前轴和后轴的轮胎侧偏刚度(左右轮胎侧偏刚度之和,均为正值);I z 为整车的横摆转动惯量;δ1㊁δ2分别为前轮和后轮转角,规定左转为正,右转为负;β为质心侧偏角;r 为横摆角速度㊂对式(1)进行L a pl a c e 变换并化简可得β(s )=s I zu C 1+P 1s 2m u 2Iz +s (I zu C a +m u C c )+P 0δ1(s )+s I zu C 2+P 2s 2m u 2I z +s (I zu C a +m u C c )+P 0δ2(s )(2)r (s)=s m u 2L 1C 1+u P 3s 2m u 2I z +s (I zu C a +m u C c )+P 0δ1(s )+s m u 2L 2C 2-u P 3s 2m u 2I z +s (I zu C a +m u C c )+P 0δ2(s )(3)P 0=(L 1-L 2)2C 1C 2-(L 1C 1+L 2C 2)m u 2>0P 1=(L 2-L 1)L 2C 1C 2-L 1C 1mu 2P 2=(L 1-L 2)L 1C 1C 2-L 2C 2mu 2>0P 3=(L 1-L 2)C 1C 2>0对P 1进行分析,可知P 1≥0 u ≤u mP 1<0u >u m }时(4)定义u m 为转折车速:u m =(L 2-L 1)L 2C 2L 1m (5)车辆的稳态侧向加速度为a *y =u 2P 3P 0δ1-u 2P 3P 0δ2(6)以0.4g 的侧向加速度来界定4W S 系统的有效工作区域,由式(6)以及转向时侧向加速度大于零的条件可得后轮转角范围为δ1-4P 0u 2P 3<δ2<δ1(7)式(7)给出的后轮的最大转角范围并没有考虑具体控制算法,当考虑具体的控制算法时,后轮转角将小于式(7)给出的范围㊂车辆稳态质心侧偏角为β*=P 1P 0δ1+P 2P 0δ2(8)车辆稳态横摆角速度为r *=u P 3P 0δ1-u P 3P 0δ2(9)以上分析同样适用于传统的前轮转向(F W S )车辆(令δ2=0)㊂以相同的前轮转角δ1(δ1>0)作为输入,当u ≤u m ㊁δ2<0时,即车速小于转折车速㊁后轮与前轮逆相位转向时,由式(7)~(9)可见,4W S 相对于F W S 减小了车辆的质心侧偏角,增大了稳态横摆角速度和侧向加速度;u >u m ㊁δ2>0,即车速大于转折车速㊁后轮与前轮同相位转向时,4W S 同样可减小车辆的质心侧偏角,同时降低横摆角速度和侧向加速度㊂此特性不依控制算法而改变,反映了4W S 系统的本质特性㊂另外需要指出的是,高速时后轮采用逆相位转向会使侧向加速度严重滞后[1,10],车辆容易出现急转现象㊂后轮与前轮逆相位转向或者同相位转向时仅能定性地分析稳态质心侧偏角及横摆角速度的变化,若要定量分析,则必须考虑具体的控制算法㊂下面给出两种典型的控制算法,进一步讨论4W S 系统的特性㊂2 两种控制算法的稳态分析根据式(8),以稳态零质心侧偏角为目标设计后轮转角(称为算法一),可得δ'2=-P 1P 2δ1(10)将式(10)进行L a pl a c e 变化后分别代入式(2)和式(3)中,可得质心侧偏角及横摆角速度对前轮转角的闭环传递函数为β'(s )δ1(s )=s I z u (C b +m u 2)P 3/P 2s 2m u 2I z +s (I z u C a +m u C c )+P 0(11)r '(s )δ1(s )=(s m u 2C c +uP 0)P 3/P 2s 2m u 2I z +s (I zu C a +m u C c )+P 0(12)算法一实际上以车速及前轮转角作为变量来计算后轮的转角,并未考虑车辆的状态,当增加横摆角速度反馈后可设计出下面的算法二㊂㊃1521㊃四轮转向车辆的操纵稳定性分析刘刚陈思忠郑凯锋等Copyright©博看网 . All Rights Reserved.将式(1)的质心侧偏角微分方程重写为β㊃=-C a m u β-(C b m u2+1)r +C 1m u δ1+C 2m u δ2(13)令式(13)的质心侧偏角及其变化率都为零,则可得后轮转角为δ″2=-C 1C 2δ1+C b +m u 2C 21u r (14)将式(14)进行L a pl a c e 变换代入原车辆方程式(2)和(3)中可得质心侧偏角及横摆角速度对前轮转角的闭环传递函数为β″(s )δ1(s )=0(15)r ″(s)δ1(s )=(s m u 2+u C a )P 3s 2m u 2I z C 2+s (I z u C a C 2+m u P 2)+C aP 2(16)由式(12)和式(16)可知,两种控制算法稳态时的横摆角速度和侧向加速度均分别为r '=u P 3P 2δ1(17)a 'y =-u 2P 3P 1δ'2(18)以0.4g 的侧向加速度来判定车辆是否工作在线性区域,结合式(4)与式(18),可得出后轮转角的范围为0>δ'2>-P 1P 30.4g u2 u ≤u m 0≤δ'2≤-P 1P 30.4g u2u >u üþýïïïïm (19)可见,两种控制算法稳态时的横摆角速度和侧向加速度是相同的,印证了4W S 系统的稳态特性是不依控制算法的改变而改变的㊂两种控制算法的不同之处在于瞬态过程㊂3 四轮转向仿真分析3.1 特征根分析车辆参数如表1所示㊂表1 车辆参数参数数值m (k g)2045I z (k g ㊃m 2)5428L i (i =1,2)(m )[1.488,-1.712]C i (i =1,2)(N /r a d )[77850,76510] 系统的特征根反映了车辆转向的稳定特性,当采用算法一时,特征多项式如下:s 2m u 2I z +s (I zu C a +m u C c )+P 0=0(20)而当采用算法二时,特征多项式变为s 2m u 2I z C 2+s (I z u C a C 2+m u P 2)+C aP 2=0(21)车速由5k m /h 增至200k m /h 时,两种控制算法下特征根的分布如图1所示㊂由图1可见,两种算法的特征根都在负半轴,(a)算法一(b)算法二图1 系统特征根随车速变化曲线即系统是稳定的㊂图1中箭头方向代表速度增加方向㊂对于算法一,低速时具有负实根,高速时具有一对共轭复根,即当车速从低速增至高速时,车辆由过阻尼系统转变为欠阻尼系统㊂对于算法二,车辆一直处于过阻尼状态㊂3.2 稳态转向分析图2是稳态侧向加速度小于0.4g 的前提下,F W S 和4W S 前轮转角的界限曲线㊂两条曲线交点对应的车速为转折车速,u m =42k m /h ㊂可见,当u >u m 时,4W S 的界限值大于F W S 的界限值,即较大的前轮转角才能使4W S 系统进入非线性区域㊂图2 线性工作区域内前轮最大转角由图3可见,随着车速的增大,后轮转角由逆相位转向逐渐转变为同相位转向㊂为了保证高速情况下车辆都工作在线性区域,后轮最大转角就应该小于2.7°㊂1.δ1=0° 2.δ1=1° 3.δ1=2°4.δ1=3° 5.δ1=4°图3 稳态后轮转角由图4可见,对于F W S ,随车速增大,侧向加速度迅速增大㊂而对于4W S ,只要前轮转角输入小于3°,整个车速范围内车辆的侧向加速度一直㊃2521㊃中国机械工程第26卷第9期2015年5月上半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.都小于0.4g㊂可见较小的后轮转角介入,便可将车辆线性工作区域的车速提高㊂1.δ1=0°2.δ1=1°3.δ1=2°4.δ1=3°5.δ1=4°图4 稳态时侧向加速度由图5可见,当u≤u m时,4W S的横摆角速度大于F W S的横摆角速度,即表明当驾驶员以相同的横摆角速度进行转弯时,4W S下驾驶员对转向盘的输入转角要比F W S时小;当u>u m时,情况相反,即驾驶员需多打转向盘来完成转向㊂1.δ1=0°2.δ1=1°3.δ1=2°4.δ1=3°5.δ1=4°图5 稳态时横摆角速度图6给出了前轮转角为2°时,考虑轮胎侧偏角时的汽车转弯半径㊂可见,低速时4W S车辆的转弯半径小,从而提高了低速时的机动性,而高速时转弯半径大,即采用了同相位转向,提高了高速时的稳定性㊂图6 稳态时转弯半径(δ1=2°)3.3 角阶跃输入下的瞬态分析首先分析4W S时算法一的瞬态特性㊂采用前轮零时刻角阶跃作为输入,将式(12)进行L a p l a c e反变换,可得到算法一关于横摆角速度的二阶振动微分方程:r¨+2ζω0r㊃+rω20=δ1P0P3m u I zω20P2(22)其中,固有频率ω0和阻尼比ζ分别为ω0=P0m u2I zζ=I z C a+m C c2m I z P0同理,将式(16)进行L a p l a c e反变换,可得到算法二关于横摆角速度的二阶振动微分方程为r¨+2ζω0r㊃+rω20=δ1C a P3m u I z C2(23)其中,固有频率ω0和阻尼比ζ分别为ω0=C a P2m u2I z C2ζ=C a I z C2+m P22m I z C2C a P2可见,两种控制算法的固有频率和阻尼比是不同的㊂横摆角速度达到且不再超出稳态值的容许误差范围(稳态值95%~105%之间)的最短时间τ称为稳定时间㊂从图7中可以看出,当u≤u m 时,4W S控制算法一的稳定时间与F W S的稳定时间基本相同,而当u>u m时,4W S控制算法一的稳定时间远大于F W S的稳定时间,其原因是同相位转向使横摆运动响应速度减小㊂三者相比, 4W S控制算法二的稳定时间最短㊂原因由图8可见,后轮先进行逆相位转向,使之快速响应转向盘输入,加快横摆运动,使稳定时间缩短,然后立刻转变为同相位转向,以提高车辆的操纵稳定性㊂图7 达到稳态值95%的响应时间图8 后轮转角(δ1=1°,u=100k m/h)3.4 频率响应特性由图9可见,低频时,4W S算法一和算法二㊃3521㊃四轮转向车辆的操纵稳定性分析刘刚陈思忠郑凯锋等Copyright©博看网 . All Rights Reserved.的横摆角速度增益比F W S的横摆角速度增益要小得多,即高速时后轮采用同相位转向,横摆角速度明显下降㊂相比来看,算法二的共振频率点较高,所以其对应的通频带较宽,从而保证了必要的反应速度㊂从相频图上来看,4W S算法一的相位滞后略大于F W S的相位滞后,其原因依然是高速时后轮直接进行同相位转向,减小了横摆响应速度㊂算法二相频特性的绝对值较小,所以其转向失真度较小㊂图10中给出的侧向加速度频率响应与横摆角速度有着相似的特性,不再赘述㊂图9 横摆角速度频率响应(u=100k m/h)图10 侧向加速度频率响应(u=100k m/h)4 结论(1)后轮于转折车速前的同相位转向和转折车速后的逆相位转向提高了4W S车辆的低速机动性和高速操纵稳定性㊂以轮胎工作在线性区域为前提,给出了4W S后轮转角的范围,后轮转角不宜过大㊂(2)4W S系统的稳态特性不依控制算法的改变而改变㊂控制算法二能够提高车辆的响应频率,使转向过程一直处于过阻尼状态,而且增大了频响带宽,减小了横摆角速度和侧向加速度的相位滞后角㊂参考文献:[1] F u r u k a w aY,Y u h a r aN,S a n oS,e t a l.A R e v i e wo fF o u r‐w h e e l S t e e r i n g S t u d i e s f r o mt h eV i e w p o i n t o fV e h i c l eD y n a m i c sa n dC o n t r o l[J].V e h i c l eS y s-t e m D y n a m i c s,1989,18,151‐186.[2] 余志生.汽车理论[M].4版.北京:机械工业出版社,2007.[3] K o i b u c h iK,Y a m a o t oM,F u k a d aY,e t a l.V e h i c l eS t a b i l i t y C o n t r o l i nL i m i t C o r n e r i n g b y A c t i v e B r a k e[J].S A EP a p e r,960487,1996.[4] K r e u t zM,H o r nM,Z e h e t n e r J.I m p r o v i n g V e h i c l eD y n a m i c sb y A c t i v eR e a r W h e e lS t e e r i n g S y s t e m s[J].V e h i c l e S y s t e m D y n a m i c s,2009,47(12): 1551‐1564.[5] C a n a l eM,F a g i a n oL.C o m p a r i n g R e a rW h e e l S t e e r i n ga n d R e a r A c t i v e D i f f e r e n t i a l A p p r o a c h e st o V e h i c l eY a wC o n t r o l[J].V e h i c l e S y s t e m D y n a m i c s,2010,48(5):529‐546.[6] A l i r e z aA,F a r r o k h iM.H y b r i dS t a t e‐f e e d b a c kS l i d-i n g‐m o d eC o n t r o l l e r U s i n g F u z z y L o g i cf o rF o u r‐w h e e l‐s t e e r i n g V e h i c l e s[J].V e h i c l eS y s t e m D y-n a m i c s,2009,47(3):265‐284.[7] 林棻,赵又群,姜宏.基于S i m u l i n k的四轮转向汽车神经网络控制策略仿真[J].江苏大学学报:自然科学版,2008,29(5):28‐31.L i nF e n,Z h a oY o u q u a n,J i a n g H o n g.S i m u l a t i o n o fN e u r a lN e t w o r k C o n t r o lS t r a t e g y f o rF o u r W h e e l S t e e r i n g V e h i c l eB a s e do nS i m u l i n k[J].J o u r n a l o f J i a n g s u U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n), 2008,29(5):390‐393.[8] V e l d h u i z e nTJ.Y a wR a t eF e e d b a c kb y A c t i v eR e a rW h e e l S t e e r i n g[D].E i n d h o v e n:T e c h n i s c h eU n i v e r-s i t e i tE i n d h o v e n,2007.[9] W i l l i a m sDE.G e n e r a l i s e d M u l t i‐a x l eV e h i c l eH a n-d l i n g[J].Ve h i c l eS y s t e m D y n a m i c s,2012,50(1):149‐166.[10] 喻凡,李道飞.车辆动力学集成控制综述[J].农业机械学报,2008,39(6):7‐13.Y uF a n,L iD a o f e i.R e v i e wo nI n t e g r a t e d V e h i c l eD y n a m i c sC o n t r o l[J].T r a n s a c t i o n s o f t h eC h i n e s eS o c i e t y o fA g r i c u l t u r a lM a c h i n e r y,2008,39(6):1‐7.(编辑苏卫国)作者简介:刘刚,男,1975年生㊂沈阳航空航天大学机电工程学院讲师㊁博士㊂主要研究方向为悬架系统理论与控制㊂发表论文10余篇㊂陈思忠,男,1958年生㊂北京理工大学机械与车辆学院教授㊁博士研究生导师㊂郑凯锋,男,1983年生㊂中国北方车辆研究所工程师㊂王文竹,男,1976年生㊂沈阳航空航天大学机电工程学院讲师㊂㊃4521㊃中国机械工程第26卷第9期2015年5月上半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。

四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制共3篇

四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制共3篇四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制1近年来，随着电动汽车的普及，四轮毂电机已经被广泛应用于电动汽车的驱动系统中。

相比于传统的内燃机驱动方式，四轮毂电机可以使汽车具有更高的性能和更好的稳定性。

其中，转向稳定性控制是关键的技术之一。

首先，我们来了解一下什么是四轮毂电机。

四轮毂电机是指把电机直接安装在汽车四个车轮上，由电机直接驱动汽车轮胎旋转。

相比于传统的内燃机驱动方式，四轮毂电机有以下几个优点：第一，四轮毂电机可以在不需要传统的转向部件的情况下进行转向操作，从而大大提高了汽车的灵活性和稳定性。

第二，四轮毂电机能够实现精确的转向控制，不仅可以控制汽车的运动方向，还可以控制汽车的侧倾、跳跃和侧滑等运动状态。

第三，四轮毂电机可以实现多种驱动方式，例如前驱、后驱、四驱等。

这样不仅可以提高汽车的操控性能，还可以满足不同驾驶习惯和道路条件的需求。

基于以上优点，四轮毂电机已经被广泛应用于电动汽车的驱动系统中，例如特斯拉的电动汽车、日产的LEAF等等。

但是，四轮毂电机在提高汽车性能的同时，也带来了一些稳定性问题。

这些问题包括转向灵敏度不足、转向惯性过大、侧滑等。

为了解决这些问题，转向稳定性控制技术应运而生。

转向稳定性控制技术基于车辆动力学模型和控制理论，通过对汽车的转向动态进行监测和优化，使得汽车能够更加稳定地行驶。

例如，在汽车行驶过程中，如果检测到汽车的转向姿态发生变化时，转向稳定性控制系统可以通过控制四轮毂电机的转速，并调整车辆的倾斜角度、侧滑等，从而使汽车能够重新恢复稳定的转向状态。

与传统的转向稳定性控制技术不同，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术具有以下特点：第一，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术更加精确。

由于四轮毂电机可以实现对每个轮胎的精确控制，因此可以对汽车的运动状态进行更加精确的调整，从而提高了控制的精度和稳定性。

第二，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术更加灵活。

22624290_四轮转向车辆操纵稳定性的最优控制策略研究

#$%&'()
*+,#() 在不考虑车体侧倾的情况下图 # 示出了 ) 自由度车辆转向运动模型该模型包括了方向的平
收稿日期 !"#$%&!%!' 基金项目广西教育厅科研项目!"#!"$%&'()( !"*!+!,-"'.广西自然科学基金项目!+*/0&12344+#5/(#) 通信作者高远教授硕士生导师研究方向车辆动力学及控制6789:;* +,+-./01<#23)4.5)
)3#)%&#*#($!6%%&%&'*'($(
&&#$
式中!..(4! 4)*"最优控制系统的设计目标是求出 (,- 汽车后轮转角 ) 和横摆力矩 +!使如下的二
次型性能指标函数最小"
. 8) !
9
()+)%&,&)+9
%
&&"$
式中% 和均为加权系数矩阵!其相应元素分别表示对状态& 和 $以及控制作用&后轮转角 ) 和横摆力
本文进一步研究 $A2 汽车的后轮转角和横摆力矩的联合控制问题)首先建立 $A2 汽车 ) 自由度转向动力学模型模型中采用 0:8 模型刻画轮胎的非线性特性然后通过线性化二自由度 $A2 模型和理想模型间的误差方程并采用二次型最优控制理论推导出后轮转角和横摆力矩联合控制的最优控制器其中最优控制器中的非反馈和反馈环节分别作为控制系统的前馈控制器和反馈控制器) 车辆转向运动模型的控制仿真结果对比研究验证了该最优控制策略的有效性)

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究
四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性是指在变道过程中保持车辆运动的平稳性
和控制的稳定性。

主动变道系统是指通过电子控制单元和传感器等装置，对车辆进行自动
化的变道操作。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统需要具备适应各种路况的能力。

路况包括道路曲线、斜坡和弯道等不同的条件，车辆在不同路况下的运动特性也会有所不同。

主动变道系统需
要能够根据不同的路况条件，对转向力矩和速度进行调整，以保证变道过程的稳定性。

主
动变道系统还需要具备较高的抗干扰能力，以应对突发状况和外部干扰的影响。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统需要具备安全性能。

安全性能是指在车辆变道过程中，能够有效地防止发生碰撞和意外事故。

主动变道系统需要通过车辆动态感知和智能决策，实时识别和预测潜在的危险和冲突，并采取相应的控制措施，以保证车辆的安全驾
驶。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统需要具备可靠的性能。

可靠性是指主动变道系统在
长期运行中能够保持稳定和正常的工作状态，以及对故障和异常情况的自我诊断和修复功能。

对于主动变道系统的硬件和软件的设计和制造，需要进行严格的可靠性测试和验证，
以保证系统的可靠性和耐久性。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究是一个复杂且关键的问题，需要考虑
到车辆的操控性能、适应各种路况的能力、安全性能以及可靠性。

只有在这些方面都考虑
到并满足相应的要求，才能实现主动变道系统的稳定和可靠运行。

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车技术的飞速发展，四轮转向（4WS）汽车由于其优越的操控性能和稳定性而备受关注。

为了提高四轮转向汽车的操控性和稳定性，对其实施合理的控制策略至关重要。

本研究通过使用CarSim和Simulink两款强大的仿真工具，深入探讨了四轮转向汽车的控制策略及其稳定性问题。

二、CarSim与Simulink在研究中的应用CarSim和Simulink作为先进的仿真工具，在汽车工程领域得到了广泛应用。

CarSim主要用于车辆动力学和操控性的仿真分析，而Simulink则适用于控制系统设计和优化。

通过结合这两款软件，我们可以对四轮转向汽车进行全面的仿真分析，以验证控制策略的有效性和稳定性。

三、四轮转向汽车控制策略四轮转向汽车的控制策略主要包括转向角控制、侧偏角控制和侧倾角控制等。

其中，转向角控制是核心部分，其目的是根据驾驶员的意图和车辆的当前状态，合理分配四个车轮的转向角度，以提高车辆的操控性和稳定性。

（一）转向角控制策略转向角控制策略是四轮转向汽车控制策略的核心。

我们采用了一种基于模糊控制的转向角控制策略。

该策略能够根据车辆的当前状态（如车速、侧偏角等）和驾驶员的意图，实时调整四个车轮的转向角度，以达到最佳的操控性能和稳定性。

（二）侧偏角和侧倾角控制策略除了转向角控制外，侧偏角和侧倾角控制也是四轮转向汽车控制策略的重要组成部分。

我们采用了基于PID控制的策略来调整侧偏角和侧倾角，以进一步提高车辆的稳定性和操控性能。

四、仿真分析与验证我们利用CarSim和Simulink对所提出的四轮转向汽车控制策略进行了仿真分析。

首先，在CarSim中建立了四轮转向汽车的仿真模型，并设置了不同的道路条件和驾驶场景。

然后，将仿真模型导入Simulink中，对所提出的控制策略进行验证和分析。

仿真结果表明，所提出的基于模糊控制和PID控制的四轮转向汽车控制策略能够显著提高车辆的操控性能和稳定性。

简述四轮转向的功能

四轮转向是一种汽车驱动形式的演化，它相对于传统的前轮驱动和后轮驱动具有更多的优势。

本文将从功能、原理、优势和发展趋势等方面，全面深入地探讨四轮转向的特点和意义。

一、四轮转向的功能1.1 提高车辆的操控性能四轮转向可以使车辆在低速行驶时，前后轮同时转向，实现小半径转弯。

这使得车辆在城市道路、停车场等狭小空间中操作更加灵活，提高了车辆的操控性能。

1.2 增强车辆的稳定性四轮转向可以使车辆在高速行驶时，后轮与前轮呈相反的转向角度。

这种相反的转向角度可以通过改变车辆的侧向力和刚性来抵消侧向力矩，从而减少车辆的侧倾和甩尾现象，提高了车辆的稳定性。

1.3 提高制动效果和防抱死系统的性能四轮转向可以使车辆在制动时，后轮与前轮呈相反的转向角度。

这样可以增加后轮的抓地力，使得车辆在制动时更加稳定，提高制动效果和防抱死系统的性能。

1.4 提升四驱系统的性能四轮驱动车辆在行驶时可以根据路况和驾驶需求，智能地调整前后轮的转向角度，实现最佳的驱动力分配。

这样可以提升四驱系统的性能，增加车辆在各种路况下的通过能力和操控性。

二、四轮转向的原理四轮转向是通过操纵车辆的转向系统和电子控制单元来实现的。

主要包括前轮转向和后轮转向两个方面。

2.1 前轮转向前轮转向是根据驾驶人员的转向意图，通过方向盘和转向系统将转向的指令传达给前轮。

前轮的转向通过操纵杆、球销、传动杆、转向节等连接件来实现，其中球销起到连接的作用，传递转向杆的转向力。

2.2 后轮转向后轮转向是通过集成在车辆底盘的电控单元来实现的。

电子控制单元通过感知车速、转向角度和方向盘转角等信息，计算出后轮的转向角度，并通过电动机或液压系统，实现后轮的转向。

这种电子控制方法可以根据车速和转向角度的不同，自动调整后轮的转向角度，以满足不同路况和驾驶需求。

三、四轮转向的优势3.1 操控性能的提升四轮转向可以使车辆在低速行驶时实现小半径转弯，提高了车辆的操控性能。

在高速行驶时，通过后轮转向的相反方向，可以提高车辆的稳定性和操控性。

四轮转向系统对乘用车底盘稳定性与操控性能的影响分析

四轮转向系统对乘用车底盘稳定性与操控性能的影响分析乘用车底盘稳定性与操控性能一直是汽车制造商和消费者关注的重要因素之一。

在过去的几十年里，四轮转向系统作为一项关键技术，不断地进步和发展，对乘用车底盘稳定性和操控性能的影响也日益凸显。

本文将从乘用车底盘稳定性和操控性能的角度，分析四轮转向系统对其的影响。

乘用车底盘稳定性是指车辆在各种路面情况下保持平稳行驶的能力。

四轮转向系统能够通过对车辆的前、后轮进行控制，改变车辆的转向角度和转弯半径，从而提高车辆的稳定性。

具体而言，四轮转向系统在高速行驶时能够减小车辆的侧倾角，降低车辆在急转弯时的侧翻风险。

同时，四轮转向系统也能够提高车辆在低速行驶时的稳定性，减小车辆转弯时的摇摆和晃动，增加乘坐的舒适感。

操控性能是指车辆在驾驶员的操控下对各种道路状况和驾驶要求的响应能力。

四轮转向系统通过改变前、后轮的转向角度，能够提高车辆的操控性能。

在高速行驶时，四轮转向系统可以提高车辆的横向稳定性，增加车辆对急转弯的响应速度和稳定性，提高驾驶员对车辆的控制能力。

在低速行驶时，四轮转向系统能够缩小车辆的转弯半径，提高车辆的转向灵活性，使得驾驶员更加容易处理狭小空间下的转弯、倒车等操作。

四轮转向系统对乘用车底盘稳定性和操控性能的影响不仅仅体现在以上方面，它还能够提高车辆的安全性能。

四轮转向系统可以通过改变前、后轮的转向角度，使得车辆的悬架系统能够更好地适应不同的路面状况，提高车辆的抓地力和稳定性。

特别是在湿滑路面或急刹车情况下，四轮转向系统能够使得车辆更加稳定，减少侧滑和甩尾的风险，提高乘用车的行驶安全性。

当然，四轮转向系统也存在一些不足之处。

首先是成本和制造复杂度的增加。

由于四轮转向系统需要增加额外的零部件和传动装置，因此会增加乘用车的制造成本。

同时，四轮转向系统的制造和维修相对更加复杂，对技术水平要求较高，增加了维护和维修的难度。

此外，四轮转向系统在某些特定情况下可能会对乘用车的稳定性产生负面影响。

汽车转向时稳定性分析和四轮转向优点

汽车转向时稳定性分析和四轮转向优点1.车辆动力学特性：车辆转向时会受到惯性力、摩擦力等力的作用，这些力对车辆稳定性有很大的影响。

通过分析车辆的动力学特性，可以确定车辆在转向时的稳定性情况。

2.悬挂系统设计：悬挂系统对车辆的稳定性有很大的影响。

悬挂系统的设计可以影响车辆的操控性和驾驶舒适度。

合理设计的悬挂系统可以减小车辆的侧滑和倾斜，提高转向时的稳定性。

3.转向系统设计：转向系统是车辆转向的关键组成部分。

合理的转向系统设计可以提供良好的操控性和稳定性。

转向系统的设计要考虑转向力的大小、转向机构的刚度和稳定性等因素。

4.轮胎选择：轮胎对车辆的稳定性有很大的影响。

不同类型的轮胎具有不同的抓地力和操控性能。

选择合适的轮胎可以提高车辆在转向时的稳定性。

在车辆转向稳定性中，四轮转向技术也被广泛运用。

四轮转向是指车辆前轮和后轮都能转向的技术。

四轮转向的优点有以下几个方面：1.提高操控性能：四轮转向可以提高车辆的操控性能。

在低速行驶时，后轮的逆向转向可以减小转弯半径，提高车辆的灵活性。

在高速行驶时，后轮的同向转向可以提高车辆的稳定性和操控性。

2.减小刹车距离：四轮转向可以减小车辆的刹车距离。

当车辆紧急制动时，后轮的逆向转向可以提高车辆的稳定性，并减小刹车距离，提高安全性。

3.提高车辆的安全性：四轮转向可以提高车辆的安全性。

在避免碰撞或避免擦碰其他物体时，后轮的逆向转向可以使车辆更灵活，并提供更大的安全空间。

总之，汽车转向时的稳定性对于车辆的操控性能和安全性是非常重要的。

通过合理的分析和设计，可以提高车辆在转向时的稳定性。

而四轮转向技术作为一种先进的操控技术，可以进一步提高汽车的操控性能和安全性。

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，四轮转向技术因其能够提高车辆的操控性能和稳定性而受到广泛关注。

本研究旨在探讨基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性。

首先，我们将简要介绍CarSim和Simulink软件在汽车仿真中的应用，然后详细阐述四轮转向汽车控制策略的研究背景、目的及意义。

二、CarSim和Simulink在汽车仿真中的应用CarSim和Simulink是两款广泛应用于汽车仿真领域的软件。

CarSim主要用于车辆动力学仿真，可以模拟车辆在实际道路上的行驶情况。

Simulink则是一款强大的控制系统设计工具，可用于设计和分析复杂的汽车控制系统。

两者结合使用，可以实现从车辆动力学模型到控制系统策略的完整仿真过程。

三、四轮转向汽车控制策略研究四轮转向汽车控制策略是提高车辆操控性能和稳定性的关键。

本研究将重点探讨以下方面的内容：1. 模型建立：首先，我们需要建立四轮转向汽车的动力学模型。

该模型应包括车辆的动力学特性、转向系统特性以及轮胎与地面之间的相互作用等因素。

2. 控制策略设计：根据四轮转向汽车的特点，设计合适的控制策略。

包括但不限于PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

这些控制策略应根据车辆的实际情况进行优化，以实现最佳的操控性能和稳定性。

3. 仿真分析：利用CarSim和Simulink软件，对不同控制策略进行仿真分析。

通过对比各种控制策略在不同工况下的表现，评估其优劣，为实际车辆的开发提供指导。

四、四轮转向汽车稳定性研究四轮转向汽车的稳定性是评价其性能的重要指标。

本研究将重点研究以下几个方面：1. 稳定性分析：通过建立四轮转向汽车的稳定性模型，分析车辆在不同工况下的稳定性表现。

包括直线行驶、转弯、侧风等工况。

2. 影响因素分析：探讨影响四轮转向汽车稳定性的因素，如车速、路面状况、轮胎特性等。

汽车转向时稳定性分析和四轮转向优点

汽车转向时稳定性分析和四轮转向优点如图1所示为汽车转弯时所产生侧偏角的关系示意图，其中α为前轮侧偏角；α为后轮侧偏角；α为汽车重心位置侧偏角。

汽车转向时，除在极低速时，一般情况下车轮平面与汽车行进速度方向并不一致，两者之间的角度值即为侧偏角α。

在汽车转弯时，由于离心力的作用，垂直于车轮平面的车轮中心上有侧向力，相应地在地面上产生的反作用力就是侧偏力。

由于车轮侧向产生弹性变形，变形车轮的滚动方向与车轮平面方向并不一致，侧偏力又分解为与车轮行进方向平行的滚动阻力和与行进方向垂直的转弯力。

在地面附着极限内，转弯时路面反作用力的大小与方向随着侧偏角的大小发生变化，因而汽车的转向直径也随之变化。

通常车轮转向时，路面对各车轮转弯时的反作用合力与汽车圆周运动的离心力相平衡。

一旦正在转弯的汽车速度提高，离心力就随之增加，质心位置的侧偏角必然增大而随之出现不足转向(如图1b所示)。

此时若要保证前轮按原转弯半径运动，与低车速时相比，前轮必须向内侧多转过一定角度。

换言之，汽车以相同转弯半径运动时，随着车速的增加，对于常规的前两轮转向(2WS)系统驾驶员就需相应增加转向盘转角；或者使后车轴产生一个向外则运动的力，以增加转弯时路面的反作用力，使其与离心力平衡。

为了使汽车重心位置的侧偏角度α(汽车重心的速度方向与汽车纵向轴线之间的角度)为零，若能让后轮也向转弯内侧偏转相应角度，则就可使具有侧偏角的后轮行进方向也与转向圆一致。

亦就是在高速行驶转弯时，要求后轮应具有与前轮同向的转向角度，即可减小车身的横摆角速度和侧倾角，避免汽车发生侧滑、倾翻现象，以确保高速转向时的稳定性。

四轮转向(4WS,4WheelsSteering)系统是指汽车的前、后四轮都具有相应的转向功能，后轮与前轮同方向转向称为同相控制模式，后轮与前轮反方向转向称为逆相控制模式。

主要功能是有效控制车辆的横向运动特性。

它是现代轿车采用的一项提高汽车操纵稳定性、操纵轻便性和机动性的关键技术措施，与两轮转向(2WS)系统相比具有如下优点：1）改善高速转向或在侧向风力作用时的行驶稳定性。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究随着科技的不断进步，电动汽车已经成为了未来交通工具的重要发展方向之一。

在电动汽车的发展过程中，四轮驱动系统是一个非常重要的技术，它可以提高汽车的稳定性和操控性能。

而在四轮驱动系统的基础上，主动变道系统则是一个更加先进和智能的技术，可以提高驾驶员的驾驶体验和行车安全性。

本文旨在对四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性进行研究，通过对系统的工作原理、技术特点以及稳定性分析，为该技术的进一步发展提供一定的参考和指导。

一、四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的工作原理四轮驱动系统是指汽车的四个轮子都能够由发动机驱动，这种系统可以提高汽车的加速性能和通过性能，并且可以提高汽车的稳定性。

而在四轮驱动的基础上，主动变道系统则可以根据预设的路径和条件，自动调整车辆的转向角度和速度，在不影响其他车辆的前提下，安全地变道。

主动变道系统主要借助了车载传感器、摄像头和雷达等设备，通过实时检测车辆周围的环境和交通状况，判断是否可以进行变道操作，然后发送指令给电动轮组件，实现自动变道。

变道系统还可以根据驾驶员的操作和车辆的实际状况进行调整，保证变道的安全性和稳定性。

2.多模式：主动变道系统可以根据驾驶员的操作和车辆的实际状况进行多种模式的自适应调整，保证变道操作的灵活性和适应性。

3.智能化：主动变道系统可以根据预设的路径和条件，自动调整车辆的转向角度和速度，在不影响其他车辆的前提下，安全地变道，实现智能化的变道操作。

4.稳定性：主动变道系统可以通过对电动轮组件的精确控制，保证变道过程中的稳定性，提高驾驶体验和行车安全性。

三、四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性分析主动变道系统的稳定性是该技术的重要性能指标之一，它直接影响着系统的实际应用效果和安全性。

主动变道系统的稳定性与设备的准确性和可靠性有着密切的关系，传感器和摄像头等设备的准确性和可靠性可以直接影响系统的稳定性。

主动变道系统的稳定性还与电动轮组件的控制精度和响应速度有关，控制精度和响应速度可以直接影响系统对车辆变道过程中的稳定性控制。

四轮转向汽车运动稳定性分析

中国机械工程第 14 卷第 14 期 2003 年 7 月下半月
文章编号: 1004- 132 (2003) 14- 1246- 03
四轮转向汽车运动稳定性分析
赵又群王立公何小明郭孔辉
摘要: 研究了四轮转向汽车的运动稳定性, 从系统与控制理论角度定量地揭示了四轮转向汽车运动稳定性的内在规律性, 与前轮转向汽车进行了比较。数值结果得出一些有益结论, 即四轮转向汽车也应具有适度的不足转向特性才能保证稳定性比较好, 而且后轮转角的控制对汽车的运动稳定性是至关重要的。后轮转角的变化范围可以利用驾驶员—四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性分析方法初步确定。关键词: 闭环系统; 运动稳定性; 四轮转向; 汽车操纵性中图分类号: O 322; U 461 文献标识码: A
3 汽车运动稳定性分析
以某型轿车参数为例, 进行数字仿真计算。该车参数为 m = 181812 kg, I z = 3885 kgm 2, a = 11463 m , b = 11585 m , k 1 = - 62618 N rad, k 2 = - 110185 N rad, i = 20。熟练驾驶员参数为 T d = 012 s, T h = 011 s, T = 1105 s, Α= 018。
得与传统的前轮转向汽车相似的操纵稳定性感觉。
因此, 当熟练驾驶员模型建立之后, 可以从闭环系
统的运动稳定性和稳定性裕度两个方面, 去评价四
轮转向汽车的运动稳定性, 并进行优化设计。
图 4 和图 5 为原车后轮总侧偏刚度降至 -
·1247·
中国机械工程第 14 卷第 14 期 2003 年 7 月下半月
经反应滞后时间, T h 为操纵反应滞后时间, T 为预

简述四轮转向的功能

简述四轮转向的功能四轮转向是一种汽车转向系统，通过控制四个车轮的转向角度，实现车辆的转向功能。

与传统的两轮转向相比，四轮转向具有更好的操控性、稳定性和便利性。

下面将从四个方面来介绍四轮转向的功能。

1. 提升操控性四轮转向可以根据车辆速度和转向角度来调节四个车轮的转向角度，使车辆在转弯时更加稳定，减小转弯半径，提高操控性。

特别是在高速行驶时，四轮转向可以使车辆更加灵活，减小转弯时的侧倾，提升操控的稳定性和舒适性。

2. 提高行驶稳定性四轮转向可以使车辆在变道、超车或紧急避让时更加稳定。

通过控制后轮的转向角度，可以有效减少侧滑和失控的风险，提高行驶的安全性。

尤其是在恶劣天气或路况下，四轮转向可以帮助车辆更好地应对突发情况，提高行驶的稳定性。

3. 缩小转弯半径四轮转向可以使车辆在转弯时更加灵活，减小转弯半径，提高通过狭窄路段或复杂交通情况时的便利性。

通过控制前后轮的转向角度，可以使车辆更加灵活地转向，适应不同的道路情况，缩短转弯距离，提高通过性和驾驶便利性。

4. 提升驾驶舒适性四轮转向可以提高驾驶的舒适性，减小驾驶员的疲劳感。

通过控制四个车轮的转向角度，可以使车辆在行驶过程中更加平稳，减小颠簸和震动，提高乘坐舒适度。

尤其是在长途驾驶或高速行驶时，四轮转向可以减少车辆的侧倾和晃动，提升驾驶的舒适性。

四轮转向具有提升操控性、提高行驶稳定性、缩小转弯半径和提升驾驶舒适性等功能。

通过控制四个车轮的转向角度，可以使车辆在不同道路情况下更加灵活、稳定和舒适，为驾驶员提供更好的驾驶体验。

四轮转向技术的不断发展和应用将进一步提升汽车的性能和安全性，为驾驶者带来更加便利和舒适的驾驶体验。

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究

四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性研究随着汽车科技的不断进步和发展，电动汽车已经成为了未来汽车发展的趋势。

而在电动汽车技术的发展中，四轮驱动电动轮汽车主动变道系统是一个重要的组成部分。

主动变道系统通过电脑和传感器的协同工作，能够实现在高速行驶时自动判断车辆周围交通状况，并进行自动变道。

这一系统的稳定性一直是个热门研究课题。

本文将从四个方面进行讨论：四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的基本原理、系统的稳定性问题、稳定性影响因素和提高稳定性的方法。

主动变道系统的原理主要依靠汽车上的传感器，这些传感器能够感知周围的交通环境，并通过电脑进行实时分析和判断。

当汽车驾驶员打开变道系统后，传感器会不断地接收周围车辆的信息，包括车速、方向、距离等。

电脑还会结合车辆自身的速度和位置信息，对周围的交通环境进行分析，判断是否适合进行变道。

一旦系统判断可以安全变道，它会通过电动轮进行控制，自动改变车辆的行驶轨迹，完成变道操作。

二、系统的稳定性问题尽管主动变道系统在理论上可以提供更加安全和便捷的驾驶体验，但是其稳定性问题一直是制约其应用的主要瓶颈。

一方面，系统需要能够高效地感知和判断周围的交通环境，这就要求系统能够有效地处理复杂的交通情况，包括高速驾驶时的车流密集、车速差异大、突发状况等。

系统在进行变道操作时，要能够确保车辆的稳定性，避免造成行驶姿态不稳和发生危险。

三、稳定性影响因素主动变道系统的稳定性受到多方面因素的影响，主要包括如下几点：1. 传感器的性能：传感器的准确性和响应速度直接关系到系统对周围环境的感知和判断。

2. 车辆本身的性能：包括车辆的动力性能、悬挂系统、轮胎抓地力等。

3. 车辆控制系统的精度：电动轮汽车的控制系统需要能够实时对车辆进行控制，确保变道的安全和平稳。

四、提高稳定性的方法要提高四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性，需要从多个方面入手：四轮驱动电动轮汽车主动变道系统的稳定性是一个相对较为复杂的问题。