汽車四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)及控制研究.pdf

1、汽車四輪轉(zhuǎn)向是汽車研究與應(yīng)用的新技術(shù)。與二輪轉(zhuǎn)向汽車相比，四輪轉(zhuǎn)向汽車有如下優(yōu)點(diǎn)：低速轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向半徑小，汽車的靈活性高；高速行駛時(shí)，能迅速改變車道，而車身又不致產(chǎn)生大的擺動(dòng)，減少了擺尾產(chǎn)生的可能性，使司機(jī)更容易控制汽車的姿態(tài)。 本文在四輪轉(zhuǎn)向(Four Wheel Steering，4WS)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和控制研究上進(jìn)行了一些探索，取得了以下成果： 首先系統(tǒng)地介紹4WS的系統(tǒng)組成，并對(duì)4WS的轉(zhuǎn)向過(guò)程進(jìn)行了研究，分別

2、分析了4WS在高速和低速下的轉(zhuǎn)向特性，得出了其與普通2WS的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)所在，及其在故障處理方面的優(yōu)勢(shì)策略。 分析了4WS實(shí)際運(yùn)行中的非線性因素，其中著重研究了輪胎非線性對(duì)汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性及行駛穩(wěn)定性影響，介紹了一些常見的輪胎模型，并分別對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，最終設(shè)計(jì)了基于立方非線性輪胎側(cè)偏公式的四輪轉(zhuǎn)向二自由度模型，并對(duì)模型的合理性和缺陷進(jìn)行了分析。 分析了一些常用的控制方案，結(jié)合混雜控制的研究結(jié)果和前面設(shè)計(jì)的二

3、自由度非線性模型，設(shè)計(jì)了4WS控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)二自由度模型的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性因素以及瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析，并在Matlab下對(duì)側(cè)偏角響應(yīng)、橫擺率響應(yīng)和橫向加速度響應(yīng)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了控制結(jié)果，得出了4WS系統(tǒng)可以很大程度上改善各種響應(yīng)的結(jié)論。 運(yùn)用現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論，結(jié)合非線性輪胎側(cè)偏公式，建立了4WS的非線性動(dòng)力學(xué)模型，研究了其穩(wěn)定性，進(jìn)行了數(shù)值模擬，證明了本文提出的動(dòng)力學(xué)模型的合理性，并基于模擬結(jié)果對(duì)以后的設(shè)計(jì)工作提出