主動(dòng)前輪轉向控制技術(shù)研究

　　在主動(dòng)轉向防側翻的控制中，由于附加轉角的存在，會(huì )影響車(chē)輛按照駕駛員意圖行駛的能力，因此控制策略中應由一個(gè)關(guān)于汽車(chē)行駛時(shí)車(chē)道保持能力的控制方法，如采用主動(dòng)制動(dòng)的方法。由于車(chē)輛側翻的危害性比較大，因此這類(lèi)控制一般都遵循了側翻控制優(yōu)先于車(chē)道跟隨的原則。

　　2.4 可變轉向傳動(dòng)比的控制

　　操縱穩定性實(shí)際上是一個(gè)人車(chē)路閉環(huán)系統的特性，操縱穩定性的好壞最終決定于駕駛員感受，因而在主動(dòng)前輪轉向的控制中，如何提高駕駛員操縱的安全性和舒適性也成為提高系統操縱穩定性的一個(gè)重要因素。在傳統汽車(chē)上，從方向盤(pán)到車(chē)輪的傳動(dòng)比是一個(gè)定值。在低速時(shí)，車(chē)輛如在泊車(chē)?？康裙r下，或者由于障礙物而突然變道時(shí)，需要駕駛員大幅、快速操縱方向盤(pán)，增加了駕駛員的身體負擔。相反，在高速時(shí)，由于車(chē)輛轉向響應增益加大，較小的方向盤(pán)轉角就會(huì )產(chǎn)生較大的側向加速度，增加了駕駛員的精神負擔?？勺冝D向傳動(dòng)比可有效地解決上述問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，變轉向傳動(dòng)比控制中轉向傳動(dòng)比的變化主要取決于兩方面的因素：車(chē)速和方向盤(pán)轉角。隨著(zhù)車(chē)速的升高，轉向傳動(dòng)比增加，隨著(zhù)方向盤(pán)轉角的增大，轉向傳動(dòng)比減小，如圖8所示。這樣，可以使得駕駛員在低速時(shí)轉向輕便而高速時(shí)操縱穩定。在目前的主動(dòng)前輪轉向控制中，許多控制算法都把可變轉向傳動(dòng)比控制作為一個(gè)前饋環(huán)節，同反饋環(huán)節一起改善車(chē)輛的操縱穩定性。在機械式主動(dòng)轉向系統中，可變傳動(dòng)比是通過(guò)轉角疊加的方式實(shí)現的，其輸入、輸出關(guān)系如下：

　　式中：Wsw為方向盤(pán)輸入轉角，Wring為主動(dòng)齒輪輸入轉角，α1、α2為兩者疊加的比例系數。

　　3 主動(dòng)前輪轉向動(dòng)力學(xué)控制展望

　　由于車(chē)輛橫擺角速度和側向加速度通過(guò)輪胎的側向力耦合，利用主動(dòng)轉向通過(guò)側向力來(lái)改善車(chē)輛的操縱穩定性必然面臨無(wú)法解決的矛盾，即側向加速度與橫擺角速度無(wú)法同時(shí)達到比較理想的優(yōu)化狀態(tài)。如何理解這一矛盾的性質(zhì)以及如何實(shí)現車(chē)輛側向運動(dòng)和橫擺運動(dòng)的綜合改善從而進(jìn)一步提高車(chē)輛的操縱穩定性，將是需要我們深人思考和研究的問(wèn)題。

　　由于輪胎本身存在側向力飽和的情況，因此主動(dòng)轉向極限工況下作用非常有限。車(chē)輛的操縱穩定性不僅可以通過(guò)轉向來(lái)影響，而且可以通過(guò)縱向運動(dòng)(驅動(dòng)、制動(dòng))的控制產(chǎn)生的直接橫擺力矩來(lái)影響，同時(shí)，它還與車(chē)輛的懸架系統特性有著(zhù)密切的關(guān)系。因此，主動(dòng)前輪轉向系統與各系統間的集成控制就成為未來(lái)的必然選擇。通過(guò)集成控制，可以將各系統對操縱穩定性影響的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來(lái)，最大限度地提高車(chē)輛在極限工況下的穩定性。目前，已經(jīng)出現了一些主動(dòng)前輪轉向與其他系統的集成控制方案，比較多見(jiàn)的是主動(dòng)前輪轉向與直接橫擺力矩控制的集成，以及主動(dòng)前輪轉向與主動(dòng)懸架的集成等。

　　圖9所示為主動(dòng)前輪轉向與直接橫擺力矩控制的集成控制系統的控制算法框圖。該控制系統可以提高車(chē)輛穩定性，拓寬極限行駛區域，減小轉向幅度，更少產(chǎn)生由于制動(dòng)干預引起的急劇減速，從而使車(chē)輛行駛安全性、舒適性得到大大提高。

　　圖10所示為豐田公司提出的一種主動(dòng)轉向和主動(dòng)懸架集成控制結構。系統由前輪轉向控制單元和阻尼力控制單元組成。分為正常模式和運動(dòng)模式，通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行選擇。在運動(dòng)模式中，轉向傳動(dòng)比更小，減振器的阻尼力大于正常模式。在兩種模式下，轉向力的感覺(jué)是相同的。