Research on Vehicle Control Technology Using Four-Wheel Independent Steering System

The enhancement of vehicle handling stability and maneuverability through active and independent rear wheels control is presented. Firstly, the configuration of four-wheel independent steering prototype vehide is introduced briefly. Then the concrete overall design of the electronic controllers of four wheel independent steering system （4WIS） is formulated in details. Under the control strategy of zero sideslip angle at mass center, the mathematical model of 4WIS is established to deduce the equations of separated rear wheel steering angles. According to these equations, simulation analysis for 4WIS vehicle performances is finished to show that 4WIS vehicle can improve the maneuverability greatly at low speed and increase the handling stability at high speed. Finally, the road test of 4WIS vehide has performed to verify the correctness of simulation and show that compared with the conventional four wheel steering （4WS） vehicle, the 4WIS vehicle not only improves the kinematical harmony but also decreases steering resistance and lighten abrasion of tires.

基于改进型滑模控制的4WS汽车控制策略研究

针对线控四轮主动转向车辆受侧向干扰和变道行驶时存在的操纵稳定性问题,基于单点预瞄驾驶员模型、三自由度整车动力学模型和改进型滑模四轮转向(4WS)控制算法,建立了4WS整车驾驶系统,并设计了双移线行驶工况对其进行实验测试.在Matlab/Simulink软件中对该整车驾驶系统进行建模仿真,并与相同参数的经典型滑模控制的4WS车辆和无控制前轮转向(FWS)车辆模型仿真结果对比.结果表明:设计的改进型滑模控制器可以有效地实现双移线行驶工况,追踪理想横摆角速度,使质心侧偏角、车身侧倾角和侧倾角速度保持一个相对较小的值,并且对侧向干扰具有很强的鲁棒性.

基于横向位移控制4WS车辆操纵稳定性仿真研究

建立了一种基于横向位移偏差控制的4WS汽车闭环控制系统,控制目标是减小横向位移偏差,提高轨迹跟踪性能和操纵稳定性。系统中的驾驶员模型是一个基于横向位移偏差控制,包括预瞄、积分和高频补偿的多路闭环控制系统。后轮转角采用前馈和反馈控制结合的方法。对两种汽车运行轨迹进行了仿真研究,结果表明4WS汽车比2WS汽车有更好的横向位移跟踪性能和操纵稳定性。

四轮独立驱动电动汽车等转矩转弯试验及滑动率分析

针对研制的四轮独立驱动电动试验样车4 WID EV,建立了稳态转向动力学模型。按等转矩模式分配四轮驱动力,进行了不同条件下的转弯试验。采用坐标网格法测绘了样车的行驶轨迹,得到了四轮转弯半径及整车转弯半径的变化情况。转弯试验揭示出驱动轮存在滑动,推导了滑动率的计算公式,并分析了转向轮转角及车速对滑动率的影响规律。结果表明,采用等转矩模式分配四轮驱动力,各轮间存在相互拖拽现象,从而产生功率内循环。

基于统一模型的转向悬架系统最优综合控制方法

通过对车辆底盘系统中的转向和悬架系统建立统一的数学模型,利用M atlab/S imu link仿真,结合最优控制理论,分别对被动悬架兼前轮转向系统与主动悬架兼四轮转向综合控制系统进行了对比研究。理论分析与仿真试验表明,综合控制系统下车辆的操纵稳定性和平顺性都得到了很大的提高。

基于QFT的四轮转向控制系统设计

本文提出一种基于定量反馈理论的主动控制四轮转向策略,以汽车转向时的横摆角速度和车体侧偏角为被控制量,将汽车的速度、质量、轮胎等效侧偏刚度等参数视为有界的不确定参数,应用定量反馈理论(QFT)设计反馈控制系统。为了验证设计的有效性,采用具有非线性轮胎特性的汽车模型对控制系统作了多种工况下的仿真。仿真结果证明所设计的解耦控制系统对汽车参数的不确定性具有鲁棒性,同时具有较好的控制特性,能够有效提高汽车的主动安全性和操纵稳定性。

汽车操纵动力学三自由度模型与转向特性仿真

基于牛顿力学和欧拉刚体动力学原理,建立了考虑侧滑、横摆、侧倾三个自由度的汽车转向三自由度动力学模型,并推导出了四轮模型和两轮简化模型的状态空间运动方程。在此基础之上,分别对前轮转向、四轮转向在低速、高速两种不同行驶工况下转向角阶跃输入的侧向速度、质心侧偏角、横摆角速度和侧倾角速度响应进行了仿真分析,仿真结果表明:四轮转向比两轮转向具有更好的低速转向机动性和高速稳定性;两轮模型和四轮模型具有相近的稳定时间和稳态响应,但两轮模型的超调量要明显大于四轮模型。

基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制策略研究

提出了一种新型的基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制系统,该随动跟踪控制的思想是:当四轮中出现有车轮运动受阻使得车轮转向和驱动的转速徒降,此时其它的车轮将不执行整车控制系统的运动指令,转而去跟随受阻车轮的运动状态,直到受阻车轮脱离困境后,4个车轮再各自执行整车控制系统的运动指令;该控制系统是由转向控制、驱动控制和CAN总线网络系统组成的复杂的电气系统;该控制系统的优势在于:不仅能实现四轮独立转向四轮独立驱动控制的功能,而且在不平路面上车轮失步情况下,各轮转向角能自动随动同步协调,有效地防止磨胎现象;实验结果表明,该动力随动控制系统控制实时同步性好,响应速度快,能使4个轮子在转向和差速过程中达到和机械连接一样的刚度要求。

四轮车辆滑移转向结构条件分析

建立了四轮车辆滑移转向运动学模型,在此模型的基础上建立了四轮滑移转向的动力学方程,通过该方程得出了四轮车辆实现滑移转向的结构条件,可为四轮滑移转向车辆的设计提供参考。

非道路动力底盘线控四轮独立转向控制系统研究

我国苜蓿主要生产区为甘肃、宁夏等路况复杂的山地丘陵地带,用于苜蓿收获的非道路动力底盘的行驶灵活性将直接影响其作业性能。为改善其低速工况下的行驶灵活性,基于车辆三自由度动力学模型提出了非道路动力底盘以跟随已知路线前进为目标的多种工况下的分层控制策略,搭建了四轮转向硬件在环实验平台,并进行了仿真实验。实验结果表明:动力底盘模型能够实现轨迹跟随、原地转向及斜向行驶,质心位置最大偏差为0.6 4 1 8 m,中心线方向最大偏差为3.3 0 9 6 rad。开发的控制系统取得较好的半实物仿真效果,为改善非道路动力底盘低速情况下转向灵活性提供了理论基础。

四轮车辆滑移转向的结构条件分析

建立了四轮车辆滑移转向运动学模型,在此模型的基础上建立了四轮滑移转向的动力学方程,通过该方程式得出了四轮车辆实现滑移转向的结构条件。这一条件的得出为四轮滑移转向车辆的设计提供了参考。

基于统一模型的转向—悬挂系统预瞄控制研究

通过对车辆底盘系统中的主要组成部分——转向和悬挂系统建立统一的数学模型,利用Matlab/Simulink仿真,结合最优控制理论,对被动系统及主动悬架与四轮转向综合控制有、无预瞄系统进行了对比研究。理论分析与仿真试验表明,预瞄后的整车性能得到了进一步提高。

四轮转向汽车的非线性模型及其动力方程

针对四轮转向系统建立一个实用的车辆多自由度非线性动力学模型并导出相应的动力学方程 ,反映实际结构的主要因素对汽车运动的影响 .该模型具有更为广泛的适应性 ,可以用于汽车紧急机动时横向加速度较高情形下的动力分析 ,为车辆稳定性等方面的分析提供了更为精确的模型 ,该分析模型对工程实践具有指导意义 .

基于H∞理论的车辆稳定性控制

本文在比例四轮转向汽车模型的基础上,提出了一种新的汽车稳定性控制(VSC)方法来提高汽车的操纵稳定性,即在 必要时通过控制改变汽车两侧轮胎的纵向力,从而形成直接横摆力矩控制(DYC)。通过模型跟踪控制技术,基于H∞控制理 论,使用MATLAB-LMI工具箱设计系统反馈控制器,使得实际汽车模型在附加横摆力矩的作用下迅速跟踪理想模型。本文对 控制系统在不同车速下的阶跃响应做了仿真,结果证明本控制方法对比普通四轮转向控制模型,使操纵稳定性得到较大提高。

煤矿用无轨胶轮车四轮转向系统的建模与仿真

应用多体运动学与动力学仿真软件ADAMS/CAR,建立了无轨胶轮车四轮转向系统的仿真模型,并进行了计算。仿真结果很好地给出了不同参数四轮无轨胶轮车的转向特性,可以缩短产品开发过程。

全地形机器人转向特性分析

为了提高全地形机器人的转向性能,建立了3自由度转向模型,并分别以质心侧偏角为零、轮胎与地面无滑移为转向、驱动控制为目标,推导出转向因素公式,设计了一种四轮独立转向-独立驱动(Four Wheel Independent Steering and Independent Drive,4WIS-4WID)控制方式。通过simulink与虚拟样机联合仿真,针对车速、载重对转向特性的影响进行分析。研究表明,该控制方式能够在低速转向时进一步提升机器人的灵活性,在高速转向时改善机器人的稳定性,但负重及速度的增加会对机器人的转向性能造成不利影响。

两轮转向改装成四轮转向汽车的动力学分析

对传统的两轮转向汽车进行改装,使其后轮也具有转向功能。文中建立了三自由度的改装四轮转向汽车的动力学模型,选择了线性的轮胎模型对轮胎力进行了分析。根据汽车抗侧翻和抗侧滑的临界条件,得出转弯半径的限制范围。结合阿克曼定理分析了低速、高速两种不同工况下的控制策略,设计了两后轮各自的控制转角,使改装好的汽车实现四轮转向,为后续控制系统提供了理论依据和控制模型。

轿车的四轮转向系统

介绍了机械传动电子控制式和液压传动电子控制式四轮转向系统的构造、工作原理，并指出了各自的适用车型和特点。