汽车四轮主动转向系统设计与性能仿真毕业论文开题报告L.doc

本科毕业论文（设计） 开 题 报 告 论文题目 汽车四轮主动转向系统设计与性能仿真 班 级 姓 名 院（系） 汽车工程学院 导 师 开题时间 1．课题研究的目的和意义 随着汽车电子技术的迅猛发展,人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高，汽车转向性能与操纵稳定性密切联系。纵观汽车转向系统技术的进展，已从传统机械转向、液压助力转向(Hydraulic Power Steering,简称HPS)、电控液压助力转向( Electric Hydraulic Power Steering,简称EHPS ),发展到电动助力转向系统( Electric Power Steering,简称EPS),最终将会过渡到主动转向和线控转向系统(Steer By Wire, 简称SBW)。 传统前轮转向汽车（FWS)的前轮即可绕自身的轮轴自转又可绕主销相对于车身偏转，而后轮只能自传而不偏转。通过前轮作用于车身，使车身横摆产生离心力，车身带动后轮使其产生侧偏，改变后轮前进方向，使后轮参与汽车的转向运动，后轮，后轮只是做被动转向。而四轮转向（4WS）当驾驶员转动方向盘后，后轮辅助转向，实现前后轮几乎同时转向，使汽车改变前进方向，实现转向运动，其中后轮主动参与了转向。同时，四轮主动转向汽车由于横摆率与横向加速度的差值减小，转向时的灵敏度高，响应速度较快。当低速行驶的时候，比如调头的时候后轮会与前轮方向相反转动较小的角度，以减少转弯半径，方便转向；在高速并线行驶的情况下后轮会与前轮方向相同的转动较小的角度，使得并线更稳定转向操纵性更好。从驾驶角度来看，四轮主动转向系统除了会帮助增加行驶稳定性和高速转向响应外。在低速时还会帮助减少驾驶员转向的工作量。 四轮主动转向的目的在于低速行驶时依靠逆向转向（前轮与后轮转角方向相反)改善汽车的操作性，获得较小的转向半径，在中高速行驶时依靠同向转向（前轮与后轮的转角方向相同），减少汽车的横摆运动，提高车道变更和直线行驶的操纵稳定性。 四轮主动转向系统的功能是确保车辆良好的操纵性和稳定性，即有效控制车辆的横向运动特性，以充分保证汽车的操纵稳定性。因此，对于四轮主动转向系统的研究对于汽车的操纵稳定性的改善有深远的意义。 2．国内外研究现状 Yuhara等提出了一种自适应控制后轮转向的方法，使用自校正控制器来控制后轮已达到所希望的响应特性。Wang等也提出了使用基点配置的校正控制器，来控制前轮主动转向的技术。但在自适应控制系统中所需要对实时的汽车相应参数进行辨别，而在高侧向加速度情况下驾驶员的转向输入往往很小，很精确辨别实时车辆响应参数困难很大，参数辨识的精度也很低，给设计稳定的自适应控制系统带来了极大的困难，这决定了比较适应慢时变系统的自适应控制对于转向系统不一定有效，因为后者的参数变化可能很快，因此许多学者将目光投向了鲁棒控制理论。 鲁棒控制理论是在传统前馈四轮主动转向控制的基础上, 提出一种两自由度四轮主动转向鲁棒控制方法。该方法通过独立参数化两自由度控制结构的引入, 实现了四轮转向系统对车速变化和轮胎侧偏刚度变化的独立补偿。其前馈控制器的设计与传统前馈四轮转向控制完全相同, 反馈控制器的设计为一针对轮胎侧偏刚度不确定性的标准H控制问题。该方法既充分发挥了传统前馈控制的优点, 又降低了反馈控制器的阶数。仿真结果表明, 即使在较大的侧向加速度或低附着工况下, 该方法亦可较好地实现稳态横摆角速度增益和质心侧偏角的控制, 具有良好的鲁棒性。 由于轮胎侧向力与垂直负荷之间的非线性关系,因而通过控制前后主动悬架,改变侧倾力矩的分布,可达到控制汽车侧向运动的目的。汽车转弯时,汽车的侧倾运动造成负载横向转移,使得左右车轮上的侧向力发生变化,改变前后悬架的侧倾刚度比就能控制前后轮上的负荷转移,从而控制前后轮上的侧向力。 通过轮胎的纵向力作用也能对汽车的侧向运动进行控制。一方面,由于作用在轮胎上的纵向力减小了轮胎的侧向力,因此可通过改变作用在前后轮上的纵向力的比例来控制前后轮上侧向力之间的平衡。这种间接的侧向运动控制方法已应用在四轮驱动汽车上。另一方面,可直接控制左右车轮上的驱动力和制动力,产生横摆力矩来精确控制汽车的侧向运动。这种横摆力矩控制方法( DYC