基于横摆率反馈的四轮转向系统的仿真研究说明书.doc

摘 要 车辆的四轮转向作为提高车辆操纵稳定性的有效手段已得到广泛认可，许多新的有关四轮转向的观点被不断提出，运用4WS技术可以有效地减小低速行驶时车辆的转弯半径，使车辆在低速行驶时更加灵活。另外，该技术还可以改善车辆在高速行驶时横摆角速度和侧向加速度等瞬态响应指标，提高高速行驶时的操纵稳定性，从而提高车辆的主动安全性。 随着对汽车动力学的深入研究，人们开始认识到，四轮转向系统可以有效地提高汽车低速转向时的机动性及高速转向时的操纵稳定性，因此四轮转向系统在沉寂了多年之后目前又成为底盘控制技术的研究热点。 本文根据牛顿矢量力学体系的动量定理、动量矩定理及牛顿第二定律，推导出二自由度四轮转向汽车动力学模型，以二自由度四轮转向动力学模型为例，对两种经典的四轮转向控制方法进行研究，仿真结果表明这两种控制方法均在一定程度上改善了汽车低速时的机动性及中高速时的操纵稳定性。 关键词：汽车；四轮转向；操纵稳定性；仿真分析 Abstract The concept of 4WS can improve handing stability which has been accepted widely.Many theories and technologies have been advanced nowadays.The 4WS Call reduce turning radius and increase mobility in low speed.Also 4WS can improve transient respone of yawing rate in high speed and hip speed handing stability.In this way，4WS can get better active safety As the thorough researeh onear dynamies,PeoP leare beginning to realize that four- wheelsteering system can effectively improve them obility of car when low-speed steering and the manipulation stability When high-speed steering,therefore,four-wheel steering system now has beeome chassis control technology researeh hotspot againafter silence for many years. According to momentum theorem and moment of momentum theorem of Newton vector mechanies system,and Newton,5secondlaw,this Paper deduee two degrees four-wheel steering dynamics model. Key words:Car; Four-Wheelsteering;ManiPulationstability;Simulationanalysis 目 录摘 要 II Abstract IV 目 录 1 绪论 1 1.1 四轮转向汽车的发展历史及国内外研究概况 1 1.1.1发展历史 1 1.1.2 国内外状况 2 1.3 四轮转向系统控制方法简介 5 1.4 本课题研究内容 7 2 四轮转向车辆的侧向动力学模型 9 2.1 轮胎模型 9 2.1.1 Fiala 轮胎模型 9 2.1.2 G.Gim 轮胎模型 10 2.1.3 Pacejka的“魔术公式 11 2.1.4 郭孔辉的轮胎稳态指数统一模型 12 2.2 4 WS模型车辆动力学分析 13 2.2.1 三自由度汽车的动力学模型 13 2.2.2 二自由度汽车的动力学模型 15 2.3 本章小结 20 3 四轮转向系统不同控制方法的建模 21 3.1 前后轮转角定比例控制的4WS模型 21 3.1.1 前后轮定比例控制的方法研究 21 3.1.2 钱后轮转角定比例4WS系统动力学模型 22 3.2 加入横摆率反馈控制的4WS模型的建立 24 3.2.1横摆率反馈的控制方法研究 24 3.2.3 横摆率反馈的4WS汽车的动态响应特性 27 3.2.4 基于传递函数的横摆率反馈的4WS汽车控制 29 3.3 本章小结 30 4 二自由度4WS控制仿真分析 31 4.1 仿真环境 31 4.2 二轮转向与前轮转角比例前馈控制的转向系统的