主动前轮转向控制技术研究现状与展望
主动前轮转向控制技术的现状与发展趋势
控 转 向技 术 。
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提供 给驾驶 员 相应 的路感 信息 。
成为 当前底 盘 动力学 控制 发展 的热点 之一 。
线 控转 向和机 械式 主 动转 向系统 最大 的区别
体 现在 当系 统 发 生 故 障 时 ， 械 式 主动 转 向 系统 机
仍 能通 过转 向盘 与车 轮 间 的机 械连 接 确保 其 转 向
融合主动前轮转向与差动助力转向的车辆转向协调控制研究
当前，单一的转向控制系统已无法满足人们对车辆安全性能的更高需求，因此， 对这两种转向控制系统的协调控制研究具有重要意义。
研究现状与发展
主动前轮转向技术已取得较为显著的成果，并在部分高端车辆上得到应用。其优点是可以 根据行驶状态和驾驶员意图对前轮转向角度进行主动调整，提高车辆的操控性和稳定性。
件。
07
参考文献
参考文献
参考文献1 标题：一种新型的车辆转向控制系统及方法 作者：张三, 李四, 王五
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02
主动前轮转向系统概述
主动前轮转向系统的基本结构
传感器
用于感知车辆的行驶状态和驾 驶员的转向意图。
控制单元
根据传感器采集的数据，计算出 合适的转向角度并发送给执行机 构。
执行机构
根据控制单元的指令，调整前轮的 转向角度。
主动前轮转向系统的控制原理
通过传感器采集车辆的行驶状态 和驾驶员的转向意图，包括车速 、方向盘角度、车辆横摆角速度
缺点
成本较高，需要定期维护和校准，而且在某些情况下可能会出现不稳定的情 况，需要额外的控制策略来保证系统的稳定性。
03
差动助力转向系统概述
差动助力转向系统的基本结构
01
02Байду номын сангаас
03
转向盘模块
用于接收驾驶员的转向输 入指令，并传递到整个转 向系统。
齿轮齿条模块
将转向盘模块的旋转运动 转化为横向运动，驱动前 轮转向。
协调控制系统的仿真研究
总结词
通过对协调控制系统的仿真研究，验证了协调控制策略的有效性和可行性，为后续的实际应用提供了 依据。
汽车主动前轮转向与防抱死制动系统集成控制研究
维普资讯
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设计・ 计算 ・ 研究 ・
汽车主动前轮转 向与防抱死制动 系统集成控制研究
郭建华 李 静 李幼德
（ 吉林大学 ）
【 要】 摘 以车 辆 动力 学 软 件 Ｃ ｒｍ 和 Ｍａａ／ ｉｕｉｋ为平 台 ， ａｉ ｓ ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ 分别 建 立 了基 于滑 模 变 结构 控 制 的 主动 前 轮 转 向
Ｓ ｅ ｒｎ ｎ ｔ－ ｃ ａ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｔ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ａｎ ｉ Ｌｏ ｋ Ｂｒ ｋ ｎ ｙ ｔ ｍ
Ｇｕ ｉｎ ｕ ，ｉ ｉｇＬ ｕ ｅ ｏＪａ ｈ ａＬ ｎ ，ｉ Ｊ Ｙｏ ｄ
（ｉｎ Ｕ ｉｅｓｔ） Ｊｌ ｎｖ ｒｉ ｉ ｙ
【 ｓｒｃ］ ｍ ｌｔｎｍ ｄｌ ｆｈ ｔ ｒｔ ｙ ａ ｉ ｃｎｒｌｙｔ ｆ ｃｉ ｏ ｔｔ ｒ ｇ （ Ｆ ）ｎ ｎ —ｏｋ Ａｂｔ ｔＡ ｓ ｕａｏ ｏｅ ｏ ｅ ｎｅ ａｅ ｄｎ ｍｃ ｏｔ ｓ ｍ ｏ ｔ ｅｆ ｎ ｅ ｉ Ａ Ｓ ａｄａｔ ｌ ａ ｉ ｉ ｔ ｉ ｇ ｄ ｏｓ ｅ ａ ｖ ｒ ｓｅ ｎ ｉ ｃ
Ｋｅ ｒ ： ｔｖ ｆ ｏ ｔ ｅ ｉ ， ｙ ｗｏ ｄｓ Ａｃ ｉ ｅ ｒ ｎｔ ｓｅ ｒｎｇＡＢＳ，ｎｔ ｇ ａｔ ｄ ｏ ｒ ｌ Ｉ ｅ ｒ ｅ ｃ ｎｔ ｏ
１言 前
汽车转向系统发展趋势
汽车转向系统发展趋势一、本文概述随着汽车工业的飞速发展和科技的不断进步，汽车转向系统作为车辆操控性能的重要组成部分，其发展趋势日益受到业界的关注。
本文旨在探讨汽车转向系统的发展历程，分析当前市场上的主流技术，以及预测未来的发展趋势。
我们将从转向系统的基本原理、传统转向系统的不足、新型转向系统的出现以及未来可能的技术革新等方面进行深入探讨。
通过本文的阐述，希望能够为汽车工程师、设计师以及行业内的研究人员提供有益的参考，共同推动汽车转向系统技术的持续发展。
二、传统转向系统及其局限性传统汽车转向系统主要依赖于机械连接来实现驾驶员对车轮的操控。
这种系统通常由方向盘、转向柱、转向器、转向拉杆和转向节等组成，通过一系列的齿轮和连杆机构将驾驶员的转向动作传递到车轮，实现车辆的转向。
这种转向方式在技术上相对成熟，生产成本也相对较低，因此在过去的汽车制造中得到了广泛应用。
然而，传统转向系统也存在一些局限性。
其转向比固定，无法根据车速、路况等因素进行自适应调整，导致驾驶体验不够灵活。
传统转向系统对驾驶员的转向操作反馈有限，驾驶员很难从转向操作中直接感知到车轮与地面的接触情况，这在一定程度上影响了驾驶的安全性。
随着汽车科技的快速发展，尤其是在自动驾驶和电动汽车领域的突破，传统转向系统已经无法满足这些新兴技术的需求。
例如，自动驾驶汽车需要更精确的转向控制以实现更高级的驾驶辅助功能，而电动汽车则需要更高效的转向系统以减轻车辆的能源负担。
因此，传统转向系统的局限性已经越来越明显，亟待进行技术升级和创新。
三、电动助力转向系统（EPS）的兴起与发展随着科技的进步和环保理念的深入人心，电动助力转向系统（EPS）逐渐成为汽车转向系统的发展趋势。
EPS系统以电动机为主要动力源，通过电子控制系统实现对转向系统的助力，具有节能环保、性能稳定、安全可靠等优点。
EPS系统的兴起，主要得益于电动技术和电子控制技术的快速发展。
相比于传统的液压助力转向系统（HPS），EPS系统无需油泵、油管等液压元件，结构更简单，维护更方便。
汽车主动转向系统的控制方法研究
汽车主动转向系统的控制方法研究随着科技的不断进步和汽车产业的快速发展，汽车主动转向系统在现代汽车中的应用越来越广泛。
汽车主动转向系统是指通过操控车辆的转向角度和方向，使汽车能够更加灵活、安全地行驶。
本文将探讨汽车主动转向系统的控制方法。
一、传统的汽车转向控制方法在传统的汽车转向控制方法中，主要通过操纵方向盘来实现车辆的转向。
驾驶员通过手动操作方向盘，将所需的转向信号传递给前轮，使车辆朝着所希望的方向行驶。
这种传统的转向控制方法简单直接，容易理解和掌握，但在某些情况下存在一定的局限性。
首先，在高速行驶时，操纵方向盘需要较大的力量，造成驾驶员的疲劳和不便。
而且，由于力量的大小难以准确掌握，容易造成方向的过度或不足，从而影响驾驶安全。
另外，在紧急情况下，驾驶员的反应速度和操作能力有限，往往无法做出及时有效的转向动作。
特别是在突发的迎面前方障碍物或弯道等情况下，驾驶员常常无法及时采取正确的转向动作，导致事故发生。
二、主动转向系统的控制方法为了克服传统的转向控制方法存在的问题，汽车工程师们提出了主动转向系统的概念。
主动转向系统是指通过电子控制单元（ECU），以及传感器和执行器的配合，实现车辆的自动转向控制。
主动转向系统可以在驾驶员的主观意愿的基础上，对转向动作进行一定程度的补正和辅助。
它的工作原理是通过传感器感知车辆的运动状态和周围环境，并将这些信息传递给ECU。
ECU根据这些信息，控制车辆的转向系统，以实现车辆的稳定、精确的转向控制。
在主动转向系统中，常用的控制方法包括模糊控制、神经网络控制和遗传算法控制等。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它将输入信号的模糊度量化为模糊集合，并通过模糊推理和规则库，得到相应的输出信号。
神经网络控制是基于神经网络的控制方法，通过学习和训练神经网络的权值和阈值，实现车辆的转向控制。
遗传算法控制是一种基于生物进化思想的控制方法，通过模拟自然选择和遗传操作，不断优化控制策略和参数，以达到最优的转向效果。
汽车主动前轮转向系统的工作原理和方案
汽车主动前轮转向系统的工作原理及方案崔海波工程技术学院机制5班摘要: “主动转向”技术为汽车操纵和稳定性控制提供了更好的控制方法和性能，很好的解决了转向中轻便性和灵敏性的矛盾问题。
本文通过对汽车主动前轮转向系统的简要概述和发展现状,对其结构和工作原理以及一些先进的方案进行了分析。
关键词:主动前轮转向系统可变传动比发展现状工作原理结构方案1.前言转向系统是控制汽车行驶路线和方向的重要装置，其性能直接影响到汽车的操纵性能和稳定性能。
在汽车转向系统的设计中,转向轻便性与转向灵敏性是一对矛盾。
转向轻便性要求驾驶员对方向盘施加的转向力要小、方向盘的总转动圈数要少;而转向灵敏性则要求驾驶员转动方向盘达到目标角度所耗费的时间要短。
显然对机械式转向系统来说,要想转向灵敏性好,就要减小转向系统传动比,但这必然导致转向力增大;反之,要想转向力小,就要增大转向传动比,这又将导致转向灵敏性下降。
主动转向系统具有可变传动比的功能,它很好地解决了转向轻便性与转向灵敏性之间的矛盾。
主动前轮转向通过电机根据车速和驾驶工况改变转向传动比。
低、中速时，转向传动比较小，转向直接，以减少转向盘的转动圈数，提高转向的灵敏性和操纵性；高速时，转向传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。
同时，系统中的机械连接使得驾驶员直接感受到真实的路面反馈信息。
【1】因此，主动前轮转向为车辆行驶的灵敏性、舒适性和安全性设定了新标准，代表着转向技术的发展趋势。
2．主动前轮转向系统概述主动前轮转向系统（Active Front Steering，AFS）最早由德国 BWM 和12ZF 两家公司联合开发完成，并装备于宝马 3 系和 5 系轿车上。
图为主动前轮转向系统基本结构。
主动前轮转向系统能够在最大程度执行驾驶员意愿的前提下，对整车施加一个可独立于驾驶员的转向干预，可以实现整车的主动安全性和操纵稳定性的结合。
主动前轮转向系统可在一定范围内实现变传动比控制，使汽车在低车速行驶时转向传动比较小，以减少转向盘的转动圈数，提高汽车的机动性和灵活性；而在高车速时转向传动比较大，以降低转向灵敏性，提高汽车的稳定性和安全性。
主动前轮转向技术发展综述共24页PPT
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
Hale Waihona Puke 39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
主动前轮转向技术发展综述
3.2 车道保持与主动避障研究现状
① 上海交通大学的曹阳，贺登博等提出了一种基于广义预测控制（GPC） 的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力，以增强车辆在外 界干扰存下的路径跟随性能。使用车辆路径侧向跟踪误差作为控制器 输入，方向盘附加转角作为输出，与驾驶员方向盘转角进行综合，获 得了车辆方向盘最终转角。并进行了Simulink-CarSim联合仿真，结 果表明，所设计的控制器可以在强侧向风等外界干扰情况下，跟踪路 径中心线，实现了车道保持的功能。同时，控制器具有一定的鲁棒性， 可以在车辆参数发生偏移时依然保持较好的控制效果。
二、主动前轮转向技术的商业应用
(1)宝马主动前轮转向系统
2003年德国宝马汽车公司和ZF公司研究成功了商用主动前轮转向系 统
两大核心部件: 一套双行星齿轮机构，通 过叠加转向实现变传动比 功能 电力伺服助力转向系统， 用于实现转向助力。
(2)奥迪动态转向系统
核心部件：谐波齿轮机构 谐波齿轮的结构组成： 刚性外齿圈(不可变形) 薄壁太阳轮(可变形) 薄壁球形轴承 椭圆形的内转子
《Lateral Stability Enhancement of Vehicles Using Adaptive Sliding Mode Based Active Front Steering and Direct Yaw Moment Arobindra Saikia，Chitralekha Mahanta等提出了一种基于滑 Control》
模控制方法的直接横摆控制（DYC）和主动前轮控制（AFS）的 综合控制方法。该控制策略使用了两个结构，称为上下级控制。 在上层控制中，利用PID滑动面的自适应滑模控制方法确定了所 需的前转向角和横摆力矩，而在下层控制中，通过使用制动压力 分配策略来适当地将制动压力施加到车轮以此实现所需的前轮转 向角和横摆力矩。并利用Lyapunov准则证明了滑模控制器的稳 定性。
乘用车主动前轮转向系统的控制研究
乘用车主动前轮转向系统的控制研究王天婷;杨标;宋志鹏;田杰【摘要】在电动助力转向系统的基础上设计了一种全新的主动前轮转向系统,不仅可以实现转向系统的变传动比,而且还可以弥补转向干预时方向盘力矩的突变.建立了整车动力学模型以及转向盘反力矩模型,设计了模型参考变结构滑模控制器以及转向干预时的力矩补偿控制策略.仿真结果表明,基于主动前轮转向的模型参考变结构滑模控制器能够较好地实现实际车辆对理想车辆的跟踪,可以有效地避免行车过程中人为因素造成的不必要的事故;此外基于电动助力转向系统的力矩补偿控制能较好地改善转向盘反力矩突变导致的驾驶员不适应.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】4页(P123-126)【关键词】乘用车;主动前轮转向;变传动比;模型参考变结构滑模控制;力矩补偿控制【作者】王天婷;杨标;宋志鹏;田杰【作者单位】南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】U463.40 引言主动转向主要包括变传动比控制和横摆角速度控制，其本质都是施加了一个独立于驾驶员的附加转角，即改变了转向系统的角位移传递特性[1]。
目前，仅有的主动前轮转向系统为ZF公司和德国宝马公司联合开发的行星齿轮式主动前轮转向结构。
该系统由液压助力转向部分和双行星变传动比机构两部分组成，其中后者包括：双自由度行星齿轮组、蜗轮蜗杆和助转角电动机。
该系统的工作原理是通过一个机械传动装置将驾驶员和助转角电动机对方向盘的控制叠加在一起以实现变传动比操纵和稳定性控制。
虽然宝马主动前轮转向能够实现变传动比，但它是建立在液压助力转向技术的基础之上，存在系统复杂、需要通过伺服机构调节液压油输入与输出以及液压油泄漏等不足与弊端。
主动前轮转向控现状与发展趋势
主动前轮转向控制技术的现状与发展趋势来源：中国汽车工业信息网发布时间：2009年7月2日•0 引言在车辆的操纵稳定性控制中，比较常见的是利用纵向控制产生横摆力矩来提高车辆的稳定性，称为直接横摆力矩控制。
直接横摆力矩控制常常是以牺牲车辆的部分制动性能为代价，而采用主动转向控制来实现车辆稳定性控制却可以在不影响制动的情况下达到同样的效果，并且其所需要的轮胎力只有制动时的约1/4。
在诸如对开路面制动等工况下，主动转向还可以有效地抵消由于不平衡制动力所产生的扰动力矩，保证车辆的稳定行驶。
由于具有上述优势，主动转向技术成为当前底盘动力学控制发展的热点之一。
常见主动转向系统有主动前轮转向系统AFS和四轮转向系统(也称为主动后轮转向)。
主动前轮转向是随着线控转向技术的发展而发展起来的一项技术，并且随着宝马的主动转向系统装配实车而进入实用阶段。
由于主动前轮转向与传统车辆的结构能够很好兼容，同时对车辆操纵稳定性的提高效果明显，显示出了良好的发展前景，成为转向系统未来发展的主要方向之一。
1 主动前轮转向系统的工作原理目前可用于乘用车的主动转向系统主要有两种形式：一种是以宝马和ZF公司联合开发的AFS系统为代表的机械式主动转向系统，通过行星齿轮机械结构增加一个输入自由度从而实现附加转向，目前已装配于宝马5系的轿车上，以及韩国的MANDO、美国的TRW、日本的JTEKT公司也有类似产品；另一种是线控转向系统(SWB)，利用控制器综合驾驶员转向角输入和当时的车辆状态来决定转向电机的输出电流，最终驱动前轮转动。
该系统在许多概念车和实验室研究中已广泛采用，如通用公司的Sequel燃料电池概念车就采用了线控转向技术。
线控转向和机械式主动转向系统最大的区别体现在当系统发生故障时，机械式主动转向系统仍能通过转向盘与车轮间的机械连接确保其转向性能，而线控转向必须通过系统主要零件的冗余设计来保证车辆的安全性。
由于上述安全性和可靠性的原因，目前法律上还不允许将线控转向系统直接装备车辆。
主动前轮转向控制特性研究
主动前轮转向控制特性研究
康瀚文;张磊;姚阳
【期刊名称】《南方农机》
【年(卷),期】2024(55)8
【摘要】【目的】对主动前轮转向控制系统展开研究,改善汽车的转向性能及安全性能。
【方法】使用Simulink建立车辆理想二自由度模型,基于滑模控制理论搭建主动前轮转向系统,并通过Simulink与Carsim的联合仿真环境进行车速分别为40 km/h、80 km/h、120 km/h,地面附着系数为0.8的控制器效果仿真实验。
【结果】主动前轮转向控制器提供的附加前轮转角可使实际横摆角速度紧密跟随理想横摆角速度,且无明显抖振。
【结论】主动前轮转向控制器对于提升车辆稳定性有重要意义,可为AFSS控制器的开发提供一定的理论指导。
【总页数】4页(P146-148)
【作者】康瀚文;张磊;姚阳
【作者单位】国家管网集团北京管道有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463.42
【相关文献】
1.车辆主动前轮转向与主动悬架的自抗扰控制方法
2.考虑状态获取的主动前轮转向与主动横向稳定杆多目标集成控制
3.基于模型预测的主动前轮转向与直接横摆力
偶矩协同控制研究4.基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究5.基于模型预测的侧风稳定性主动前轮转向控制研究
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汽车转向系统的发展及展望
汽车转向系统的发展及展望汽车转向系统是指控制汽车转向的一种技术装置，它通过操纵汽车前轮的运动方向和角度，实现车辆的转弯和行驶方向调整。
随着汽车工业的发展，汽车转向系统也得到了不断的完善和改进，其发展历程可以大致分为机械式转向系统、液压助力转向系统和电动助力转向系统三个阶段，而未来的展望则是智能化转向系统。
机械式转向系统是汽车转向系统的最早形式，早期的汽车转向操作是通过人力直接操控。
为了减轻驾驶员的操纵力矩，机械式转向系统采用了齿轮减速和斜齿轮等装置。
然而，机械式转向系统存在操作力大、转向稳定性差等问题。
为了解决机械式转向系统的缺点，液压助力转向系统应运而生。
液压助力转向系统利用液压力来减小驾驶员转向时所需的操纵力，提高了转向的舒适性和稳定性。
它通过一个液压助力装置将转向助力传递给转向机构，从而实现驾驶员的操控轻松和转向更加精准。
液压助力转向系统在提高驾驶舒适性的同时，也带来了更高的安全性。
随着科技的不断进步，电动助力转向系统逐渐发展起来。
电动助力转向系统采用电动驱动装置来实现转向助力的提供，相比于液压助力转向系统，它具有结构简单、节能环保、可调性强等优势。
电动助力转向系统还可以根据不同的驾驶环境和驾驶习惯，自动调整转向助力的大小，为驾驶员提供个性化的转向感受。
未来，随着智能技术的发展，汽车转向系统将进一步向智能化发展。
智能化转向系统将通过感知车辆和道路环境的传感器，实时分析和判断驾驶场景，从而实现转向的智能化控制。
例如，当车辆行驶在高速公路上时，智能转向系统可以根据车速和车道线信息，自动保持车辆稳定在车道内。
而在紧急情况下，智能转向系统可以通过红外线或摄像头检测，及时避让障碍物，提高车辆的安全性。
此外，未来的汽车转向系统还将更加注重与其他智能系统的整合，例如与自动驾驶系统的结合。
通过与自动驾驶系统的通信和协调，智能转向系统可以主动调整转向角度，实现更精确的车辆运动控制。
总之，随着技术的不断发展，汽车转向系统在舒适性、稳定性和安全性等方面得到了大幅度的提升。
线控转向系统前轮主动转向控制策略研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.17.011线控转向系统前轮主动转向控制策略研究杜明志，孙跃东（上海理工大学机械工程学院，上海200093）摘要：文章的研究目的是实现线控转向系统前轮主动转向以改善车辆的行驶状态。
文章首先对转向执行模块进行动力学分析，并设计出基于前馈控制的理想传动比；其次，结合理想传动比和状态反馈，建立前馈-反馈联合控制系统，以获得最优的前轮转角；最后，联合Carsim中的车辆模型进行仿真试验，并选取方向盘转角阶跃输入作为试验工况。
结果表明，文章所采用的联合控制策略可实时调整前轮转角，有效地改善了车辆的行驶状态，为线控转向系统的研究提供了一定的参考价值。
关键词：线控主动转向；理想传动比；前馈控制；反馈控制中图分类号：U463. 44+4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）17-38-06Study on front wheel active steering control strategy of SBWDu Mingzhi, Sun Yuedong( College of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093 )Abstract: The purpose of this paper is to realize the front wheel active steering of the SBW to improve the working state of the vehicle. Firstly, the dynamic analysis of the steering execution module is carried out, and an ideal transmission ratio based on feedforward control is designed. Secondly, combined with the ideal transmission ratio and state feedback, a feedforward - feedback joint control system is established to obtain the optimal front wheel Angle. Finally, the vehicle model in Carsim is combined for simulation test, and the steering wheel Angle step input is selected as the test condition. The results show that the joint control strategy adopted in this paper can adjust the front wheel Angle in time and effectively improve the running state of the vehicle, and this provides a certain reference value for the research of the SBW.Keywords: Active steering by wire; Ideal transmission ratio; Feedforward control; Feedback controlCLC NO.: U463. 44+4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)17-38-06前言在智能驾驶热潮的影响下，线控转向系统（SBW，steering-by-wire）也得到了较多的关注与研究。
轿车前轮主动转向系统机械结构设计-开题报告
而主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及 转向横拉杆等。其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机 构，用于向转向轮提供叠加转向角。主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转 向叠加功能，完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾，并在此基础上通过 转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势，进一步提高了车辆的稳定性。同时，该系统能方便 地与其他动力学控制系统进行集成控制，为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。
此套主动转向系统可以根据车速变化而不断改变转向系统中主动齿轮与被动齿条的传动比。通常 一般轿车的转向传动比是 16:1 和 18:1 之间，例如 50km/h 时，当转动方向盘 10 度时，前轮即可转动 1 度，而普通轿车需要转动 16-18 度才能让前轮转动 1 度。反之，在高速时，例如，当车速达到 200km/h 时，带有主动转向系统的汽车转动方向盘 20 度才能让前轮转动 1 度。
某飞机前轮转弯操纵系统的改进设想
另外 ， 在液 电阀 ４ 通 电情况下， 转弯作动简 ５的两腔 通过节流 阀 ３ 和 液 电阀 ４ 相互沟通 ， 以保 证在前轮存在摆阵趋势时 ， 可 通过节流 阀 ３ 进行 阻尼， 消除摆振趋势 ， 其特点是系统简单 。但该系统存在以下缺点 ：
① 由于长距离布置拉杆 、 摇 臂和钢索、 滑轮 ， 系统存在 无效行程 ， 操作 性能差， 操作 力大 ； ② 附件、 零件 多， 重量大；
自动转 向减 摆 状 态 ， 实 现 了 故障 安 全 控 制 。 改进 后 的 电传 操 纵 实 现 了左 右 驾 驶 员 都 可 操 纵 的 目的 ， 同时 互 相 有 可 作为备份 ， 如 果 都 出现 故 障 ， 则 自动 化 转 换 为 减 摆 状 态 ， 保 障 了 飞 机 的 安
手轮操纵输入和脚操纵输入模 式， 在地面低速滑行和大角 度转弯时 ， 用 手
轮机构控制前轮转动 ， 在起飞着陆状态时， 靠舵板机构实现对 前轮 的纠偏 。 该系统的反馈方式 是通 过反馈拉杆和钢索将转 弯作动筒与转弯操纵 阀相连 ， 使作动筒与转 弯操纵阀在位置上相对应 ， 达 到按驾驶员输入前轮 转 弯 指 令 控制 飞机 前 轮 转 向 的 目的 。
１概 述
电 传 操 纵 是 由飞 行 员 在 座 舱 内操 纵 电 门 ，通 过 电 导 线 传 送 操 纵 指 令 ， 通 过 操 纵控 制 盒 处 理 传 来 的 电 信 号 ， 控 制 操 纵 作 动 筒 液 压 助 力 器 伸 缩 偏 转
生活中我们 随时随处接触转弯问题 ，譬如 自行车靠操纵车把转 弯。 汽
础上增加两个传感器 、 一个 电磁阀和若干电控元件。 其 中一个传感器 （ 反馈 电位计） 用以监控作动筒 的动作情况， 安装在前支柱 上第 二个传 感器 （ 输 入 电位计） 作为发布命令用 的传感器， 监控脚蹬或手轮的位置 。 电磁阀用以电 控液压油的流向， 控制作 动筒作动方向， 安装在作动简附近 。 该系统主要是通过位移传感器代替输入输 出结构 ， 通过控制盒进行输 入和反馈信号的 比较判 断， 检测前轮 的偏转角度 。 用输入和 反馈信号的差
汽车主动前轮转向系统的工作原理和方案
汽车主动前轮转向系统的工作原理和方案汽车主动前轮转向系统的工作原理及方案汽车主动前轮转向系统的工作原理及方案崔海波工程技术学院机制5班摘要:“主动转向”技术为汽车操纵和稳定性控制提供了更好的控制方法和性能，很好的解决了转向中轻便性和灵敏性的矛盾问题。
本文通过对汽车主动前轮转向系统的简要概述和发展现状,对其结构和工作原理以及一些先进的方案进行了分析。
关键词:主动前轮转向系统可变传动比发展现状工作原理结构方案1.前言转向系统是控制汽车行驶路线和方向的重要装置，其性能直接影响到汽车的操纵性能和稳定性能。
在汽车转向系统的设计中,转向轻便性与转向灵敏性是一对矛盾。
转向轻便性要求驾驶员对方向盘施加的转向力要小、方向盘的总转动圈数要少;而转向灵敏性则要求驾驶员转动方向盘达到目标角度所耗费的时间要短。
显然对机械式转向系统来说,要想转向灵敏性好,就要减小转向系统传动比,但这必然导致转向力增大;反之,要想转向力小,就要增大转向传动比,这又将导致转向灵敏性下降。
主动转向系统具有可变传动比的功能,它很好地解决了转向轻便性与转向灵敏性之间的矛盾。
主动前轮转向通过电机根据车速和驾驶工况改变转向传动比。
低、中速时，转向传动比较小，转向直接，以减少转向盘的转动圈数，提高转向的灵敏性和操纵性；高速时，转向传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。
同时，系统中的机械连接使得驾驶员直接感受到真实的路面反馈信【1】息。
因此，主动前轮转向为车辆行驶的灵敏性、舒适性和安全性设定了新标准，代表着转向技术的发展趋势。
2．主动前轮转向系统概述主动前轮转向系统（Active Front Steering，AFS）最早由德国 BWM 和 ZF1汽车主动前轮转向系统的工作原理及方案两家公司联合开发完成，并装备于宝马 3 系和 5 系轿车上。
图为主动前轮转向系统基本结构。
主动前轮转向系统能够在最大程度执行驾驶员意愿的前提下，对整车施加一个可独立于驾驶员的转向干预，可以实现整车的主动安全性和操纵稳定性的结合。
主动转向式汽车列车的转向控制方法研究的开题报告
主动转向式汽车列车的转向控制方法研究的开题报
告
一、研究背景
随着城市化进程的加速和高速铁路技术的不断发展，城市轨道交通的建设越来越得到各级政府的关注。
而主动转向式汽车列车因其较强的运行安全性和大运量的特点，越来越受到人们的青睐。
因此，对主动转向式汽车列车的转向控制方法的研究成为了当前城市轨道交通技术研发的热点之一。
二、研究内容
本项目旨在探究主动转向式汽车列车的转向控制方法，并以某城市的A路线为实验对象，设计并实现一套完整的转向控制系统，通过对实验数据的采集和分析，对所设计的控制系统的优缺点进行评估和验证。
三、研究目标
1. 深入理解主动转向式汽车列车的转向原理和关键技术；
2. 探索基于控制算法的主动转向式汽车列车转向控制方法；
3. 建立某城市A路线的仿真模型，验证控制方法的有效性；
4. 验证控制系统的性能，包括准确性、鲁棒性和实时性等方面。
四、研究方法
1. 文献调研：通过查阅国内外相关文献，了解主动转向式汽车列车转向控制方法的研究现状和发展趋势。
2. 理论分析：建立主动转向式汽车列车的运动学和动力学模型，在Matlab等软件中仿真分析不同控制策略下的运行状态。
3. 系统设计：根据实际需要，设计出完整的主动转向式汽车列车转向控制系统，包括传感器采集和处理、控制算法开发和实现、实时性控制等。
4. 系统测试：利用某城市A路线的实际数据进行实验测试，分析并评估控制系统的性能和应用效果。
五、研究意义
本项目研究的主动转向式汽车列车转向控制方法旨在提高城市轨道交通的运行安全性和大运量，具有重要的现实意义和应用价值。
同时，该项目也为相关研究提供了一定的参考和借鉴。
轻型汽车防抱死制动与主动前轮转向集成控制研究分析_1
轻型汽车防抱死制动与主动前轮转向集成控制研究分析发布时间：2023-01-31T02:33:19.084Z 来源：《中国科技信息》2022年第18期作者：张顺利[导读] 目前，我国轻型汽车已经实现了智能网联和主动前轮转向功能的应用张顺利安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 230001摘要：目前，我国轻型汽车已经实现了智能网联和主动前轮转向功能的应用，随着汽车智能化技术的发展和普及，实现主动前轮转向功能对汽车行驶性能和安全性能有重要意义。
本文通过对基于动态传感器和智能控制系统的轻型汽车主动前轮转向功能进行研究分析，以提高汽车行驶过程中对车辆性能的适应性，同时实现汽车主动前轮转向功能所需的智能化控制与行驶过程控制性能提升。
本文简要介绍了某款基于主动前轮转向技术开展的轻型车防抱死制动与主动前轮转向集成控制研究进展。
关键词：汽车；防抱死；制动系统?主动前轮转向技术：可有效解决车辆在行驶过程中抱死停车制动引起的车辆行驶特性不稳定问题，使车辆在行驶过程中更加安全可靠，并且不受道路条件影响而具有更大扭矩与制动力损失率。
采用主动前轮转向技术之后，车辆在行驶过程中更加安全可靠、稳定可靠，可实现车辆在行驶过程中制动效率的进一步提高而使车辆在安全性能和舒适性方面均有较大提升。
针对这一需求主要进行结构优化控制策略和优化组合方案。
此外，还将开发轻型汽车行驶过程中辅助制动和辅助转向系统；研发轻量化轻型车底盘结构和动力系统及辅助控制系统。
1.传统防抱死制动算法从上世纪90年代开始，随着汽车的不断发展，制动系统对车速和轮胎压力的要求也越来越高，而这恰恰是防抱死制动系统中最重要的一个环节。
该系统首先通过减速齿轮作用到车轮，使轮胎对空气产生一定预力；其次通过一系列的压力传感器对压强进行测量并反馈给控制器，按照预设的压力值来控制相应齿轮的工作。
该方法将车轮施加外力，但当其受到一定外力时，系统会自动产生相应的制动力矩。
而该方法的控制效果与理论计算精度有着直接关系，其结果往往会被外界因素影响而发生较大偏离。
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万方数据
２００９（ＶｏＬ ３１）Ｎｏ．７
李强，等：主动前轮转向控制技术研究现状与展望
·６３１·
图５主动前轮转向鲁棒性控制
控制是不够的。例如，在车辆行驶过程中，当车辆发 生侧滑时，侧偏角很大而横摆角速度可能仍然满足 稳定性要求。为了克服现有稳定性控制中仅将横摆 角速度作为反馈的缺点，可以用质心侧偏角和横摆 角速度共同反馈对ＡＦＳ系统进行控制，从而提高车 辆的稳定性。
万方数据
·６３０·
汽车工程
２００９年（第３ｌ卷）第７期
感器。双行星齿轮副有２个输入端：驾驶员通过驱 动转向盘带动太阳轮旋转以及电动机通过蜗杆蜗轮 带动行星齿轮旋转‘引。
值ｙ。。。，受到实际条件限制，则
７ｔ。，Ｉ＝肛ｇ／“
（１）
式中弘为通过状态观测器观测到的路面附着系数；
ｇ为重力加速度；Ｍ为车速。
图１ ＡＦＳ系统结构图
用前馈一反馈复合控制，根据参考模型和实际车辆 的状态误差确定所需的补偿横摆力矩，使得车辆始 终跟踪参考模型。通过最优控制算法求解反馈控制 参数，并对稳定性控制参数和制动力参数进行优化， 以缩短制动距离¨引。图中叱为车辆纵向速度；乃
为制动踏板力；ａ一为轮胎侧偏角最大值；肘，、筋矿 分别为前馈控制器输出的横摆力矩、前轮转向角修 正量；Ｍ。、△如分别为反馈控制器输出的横摆力矩、 前轮转向角修正量；Ｆｘ、Ｆ，分别为轮胎的纵向力和 横向力。
万方数据
图７ ＡＦＳ＋ＥＳＰ协调控制结构图
３．２ ＡＦＳ与ＡＢＳ集成控制 ＡＢＳ的工作原理是：在车辆制动时，通过控制制
动力矩调节车轮转速６．Ｏ，使车轮滑移率Ａ保持在最 佳滑移率附近。此时，车轮与地面间的附着系数较 大，车辆在制动时获得的地面制动力也较大，从而缩 短了制动距离。同时，车轮不被抱紧还可以使车辆 不丧失转向能力，使车辆在紧急制动时能够躲避障 碍物。对汽车ＡＢＳ的控制策略有很多，目前大多采 用基于门限值控制的防抱控制算法。
ｙ
图６横摆角速度和侧偏角联合反馈控制
３ ＡＦＳ系统的集成控制
由于车辆系统动力学中不同控制系统具有很强 的干涉性，当一种控制系统在实现一种功能时很有 可能对另外一个动力学控制系统具有很大的影响， 像传统的直接横摆力矩（ＤＹＣ）系统是利用防抱制动 系统来产生所需的纵向力，进而产生稳态横摆力矩， 但它却影响了纵向的动力学特性，使纵向车速降低 很多。而且，在车辆处于极限运动条件下，如高速大 转弯、紧急制动或加速、变路径操作等，轮胎的侧偏 力达到饱和状态，此时单靠控制前轮转角很难调整
主动前轮转向（ａｃｔｉｖｅ ｆｒｏｎｔ ｓｔｅｅｒｉｎｇ，ＡＦＳ）系统能 够实现独立于驾驶员的转向干预，从而达到主动改 变前轮转向角的目的，提高车辆的操纵性、稳定性和 轨迹保持能力。稳定性控制功能是主动转向系统最
大的特点之一。危险工况下该系统通过独立于驾驶 员的转向干预来稳定车辆，通过主动改变驾驶员给 定的前轮转角使得车辆响应尽可能与理想的车辆响 应特性相一致。德国宝马汽车公司和ＺＦ公司联合 开发的ＡＦＳ系统已装备于部分宝马３系列和５系列 轿车上心］。日本丰田汽车公司也开发了自己的ＡＦＳ 系统，并装备于实际车辆旧Ｊ。作者就如何实现ＡＦＳ 的稳定性控制功能的控制方法进行了介绍与阐述， 并对今后的发展方向进行了展望。
图２ ＡＦＳ模型预测控制 （２）ＰＩＤ控制 如图３所示，ＰＩＤ控制首先通 过２自由度车辆参考模型并根据当前的驾驶员转向 角和车速计算得到期望的横摆角速度。当获得期望 的横摆角速度以后，对理想与实际横摆角速度的偏 差进行ＰＩＤ控制，得到所需的附加转向角并控制电 动机进行输出№Ｊ。但是，由于期望横摆角速度最大
２ ＡＦＳ系统的单独控制
２．１横摆角速度反馈控制 横摆角速度反馈控制是进行车辆操纵动力学稳
定性控制的重要方法之一。其主要控制方法如下。 （１）模型预测控制 针对在低附着路面上高速
行驶的车辆转弯时、在较低的侧向力作用下就容易 发生侧滑的危险工况，基于预测作用在转向轮胎上 的侧向力，并由主动转向控制方法补偿预测力与参 考值进行比较产生的差值实现跟踪控制，通过设计 模糊控制器进行硬件在环仿真，保持车辆在此种情 况下的稳定性¨Ｊ。其控制原理如图２所示。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ ａｃｔｉｖｅ ｆｒｏｎｔ ｓｔｅｅｒｉｎｇ（ＡＦＳ）ａｎｄ ｂｅｉｎｇ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｔｏ
ｄｒｉｖｅｒ’ｓ ａｃｔｉｏｎ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｗｏ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｂａｓｅｄ
在对ＡＦＳ和ＥＳＰ进行集成控制时，首先设计基 于滑模变结构的ＡＦＳ控制策略和直接横摆力矩加 变滑移率控制的ＥＳＰ控制策略；在对２个受控子系 统控制特性进行分析研究的基础上，使用车辆行驶 状态识别算法判别车辆的当前行驶状态，从而提出 协调控制的一般原则，并给出具体的协调控制策 略【ｌ引。其控制系统框图如图７所示。图中尬、ｑＭ，、 肜’：分别为横摆力矩、权重系数和分配后的横摆力 矩；Ｆ们Ｆ’戚分别为驾驶员施加的制动力、控制器输 出的制动力；Ｚ１６＇，为加权后的转向角。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅ ｆｒｏｎｔ ｓｔｅｅｒｉｎｇ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
刖舌
汽车的横向稳定性是影响汽车高速安全行驶的 一项重要性能，影响车辆横向动力学稳定性的因素 众多，包括车辆的结构形式、参数、车辆初始运行状 态设计涉及复杂的非线性问题。目前对 车辆横向稳定性的研究主要包括两个方面，一是以 横摆角速度或质心侧偏角作为控制参数，采用现代 控制理论和方法，如ＰＩＤ控制、滑模控制等对车辆 的横向稳定性进行研究；二是采用现代先进技术对 车辆关键状态及参数进行估计…。
研究主动转向过程中，采用横摆角速度和质心 侧偏角共同反馈来控制主动转向电机的叠加转角， 并利用线性二次型调节器设计二次型目标函数，使 整车横摆角速度和侧偏角与期望的横摆角速度和侧 偏角相一致旧Ｊ。控制框图如图６所示。图中岛、＆ 分别为期望的质心侧偏角和驾驶员转向盘角输入； Ｌ为实际的电机控制输出转矩；口为质心侧偏角； 肘，为附加控制的横摆力矩；移为车速信号。
１ ＡＦＳ技术
ＡＦＳ技术作为一项新技术，它的核心在于通过 对前轮施加一个不依赖驾驶员转向盘输入的附加转 角来提高车辆的操纵性、稳定性和轨迹保持能力。 ＡＦＳ原理如图１所示。系统包括传统的齿轮齿条式 转向系统、双行星齿轮副、电动机、ＥＣＵ以及各种传
｝国家自然科学基金项目（５０７０５００８）资助。 原稿收到日期为２００８年８月２６日。修改稿收到日期为２００８年１１月１９日。
在图９所示的ＡＦＳ＋ＤＹＣ协调控制系统中， ＡＦＳ控制是根据汽车横摆角速度反馈，利用滑模变 结构控制理论设计控制器，对前轮转角进行控制。 ＤＹＣ控制利用前馈控制器和反馈控制器分别计算 前馈横摆力矩肘厅和反馈横摆力矩肘两控制前轮转 角和制动力分配，从而提高汽车的操纵稳定性【１２ｌ。
图８ ＡＦＳ＋ＡＢＳ协调控制结构图
３．３ ＡＦＳ与ＤＹＣ集成控制 ＤＹＣ控制是利用已有的ＡＢＳ来产生需要的纵
向力和稳态横摆力矩，从而改善车辆的稳定性。当 汽车轮胎侧向力处于线性范围、侧偏角和驱动／制动 力较小时，利用ＡＦＳ可以改变前轮转向角，影响轮 胎的侧向力，控制车辆的侧偏角和横摆角速度，改善 车辆的侧向稳定性和操纵性能；同时，还能很好地扩 大车辆的线性操纵域，避免车辆进入非线性区。
图３ ＡＦＳ的ＰＩＤ控制
（３）滑模变结构控制 其基本思想是在状态空 间选择适当的滑模面，并通过反馈控制使系统误差 达到并稳定在滑模面上。滑模变结构控制对外界扰 动和系统非线性具有很好的适应性。
滑模变结构控制器将线性２自由度整车模型作 为参考模型计算出车辆理想的横摆角速度ｙ。，然后 根据车辆实际横摆角速度ｙ与理想值之间的差值ｅ 作为滑模变结构控制器的输入，控制器的输出为 ＡＦＳ调节的转向角△６，【＿７Ｉ。其控制原理如图４所示。
２００９年（第３１卷）第７期
汽车工程
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２００９（Ｖ０１．３１）Ｎｏ．７ ２００９１２９
主动前轮转向控制技术研究现状与展望木
李强，施国标，林逸，赵万忠
（北京理工大学机械与车辆工程学院，北京１０００８１）
［摘要］ 主动前轮转向系统提供的独立于驾驶员的转向干预可以提高车辆的操纵稳定性。文中介绍了横摆 角速度反馈和横摆角速度与侧偏角联合反馈的稳定性控制算法；阐述了主动前轮转向系统分别与几种动力学控制 系统实行集成控制的方法。最后在结论中指出底盘一体化控制将是主动转向技术未来的发展方向。 关键词：主动前轮转向；稳定性控制；反馈控制；集成控制
汽车的运动状态。因此为保证并提高车辆的总体性 能，对多个单独控制技术的集成控制就很有必要。
集成控制是在底盘电子化的基础上，通过总线 技术使得原本相对独立的子系统相互连接和通信， 通过设置中央控制器统一调度和分配各子系统的任 务，在不明显增加成本的条件下进一步提高车辆的 行驶性能。集成控制分为功能性硬件集成控制和功 能性集成控制（协调控制）２种方式。 ３．１ ＡＦＳ与ＥＳＰ集成控制
图４ ＡＦＳ滑模控制
（４）日。鲁棒性控制 控制器有前馈控制器Ｋ。 和反馈控制器Ｋ：两个部分。Ｋ。主要对输入的参考 信号进行滤波前馈放大，并使跟踪误差足够小。Ｋ： 以反馈形式加强横摆角速度的阻尼来保证系统的鲁 棒稳定性。首先基于环路互质Ｈ。频域方法设计反 馈控制器Ｋ２，然后计算包含反馈控制器和线性分式 变换（Ｌ兀＇）车辆模型在内的新的车辆模型，并用优 化策略对前馈控制器Ｋ。进行综合设计旧Ｊ。其原理 框图如图５所示。图中“。为驾驶员通过转向系统 提供的前轮转向角；Ｍ。为考虑主动转向时的前轮转 向角；ｚ为实际车辆与名义参考模型横摆角速度之 差；Ｐ、Ａ分别代表线性时不变系统和状态反馈控制 器；Ｐ、扒ｔｔ，分别为控制信号、观测信号、外部干扰输 入；７＇０为‰和ｙ之间的传递函数。 ２．２横摆角速度和侧偏角联合反馈控制