车辆电子控制技术-第3课--四轮转向控制-文档资料ppt课件.ppt

病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程车辆电子控制技术讲授内容讲授内容：第九章：第九章 转向控制转向控制（第（第3 3课）课）主主 讲讲 人人：鲁植雄：鲁植雄 教授教授车辆电子控制技术车辆电子控制技术课件课件31 十二月 2022Email：luzxnjau.eduQQ：1607357229车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程231 十二月十二月 2022本章内容安排第九章 转向控制第第1 1课课 电动助力转向电动助力转向控制控制第第2 2课课 线控转向线控转向第第3 3课课 四轮转向控四轮转向控制制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程331 十二月十二月 2022一、四轮转向系统的优点一、四轮转向系统的优点二、四轮转向的类型二、四轮转向的类型三、汽车后轮转向控制类型三、汽车后轮转向控制类型四、四轮转向汽车模型四、四轮转向汽车模型五、汽车四轮转向系统控制方法五、汽车四轮转向系统控制方法六、汽车四轮转向系统的发展方向六、汽车四轮转向系统的发展方向本节课的主要内容第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程431 十二月十二月 2022u能够全面改善汽车的转向性能，汽车在低能够全面改善汽车的转向性能，汽车在低速行驶过程中进行转向时，使后轮与前轮速行驶过程中进行转向时，使后轮与前轮反向偏转，可以减小汽车的转向半径；反向偏转，可以减小汽车的转向半径；u汽车在中速行驶过程中进行转向时，使后汽车在中速行驶过程中进行转向时，使后轮与前轮同向偏转，可以提高汽车的转向轮与前轮同向偏转，可以提高汽车的转向灵敏性；灵敏性；u汽车在高速行驶过程中进行转向时，使后汽车在高速行驶过程中进行转向时，使后轮也与前轮同向偏转，可以减小汽车在转轮也与前轮同向偏转，可以减小汽车在转向过程中的横摆运动，改善汽车的稳定性。向过程中的横摆运动，改善汽车的稳定性。一、四轮转向系统的优点第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程531 十二月十二月 2022四轮转向汽车与两轮转向汽车相比，具有以下优点：四轮转向汽车与两轮转向汽车相比，具有以下优点：提高提高了汽车在高速行驶时和在湿滑路面上的转向性能；了汽车在高速行驶时和在湿滑路面上的转向性能；驾驶员驾驶员操纵转向盘反应灵敏，动作准确；操纵转向盘反应灵敏，动作准确；在在不良路面和侧风等条件下，汽车也具有较好的方向稳定性，提高不良路面和侧风等条件下，汽车也具有较好的方向稳定性，提高了高速下的直线行驶稳定性；了高速下的直线行驶稳定性；提高提高了汽车高速转向的行驶稳定性，不但便于转向操纵，而且在进了汽车高速转向的行驶稳定性，不但便于转向操纵，而且在进行急转弯时，也能保持汽车的行驶稳定性；行急转弯时，也能保持汽车的行驶稳定性；通过通过使后轮转向与前轮转向相反，减小了低速行驶时的转向半径，使后轮转向与前轮转向相反，减小了低速行驶时的转向半径，不但便于在狭窄路面上进行不但便于在狭窄路面上进行U U形转弯，而且在驶入车库等情况下便于形转弯，而且在驶入车库等情况下便于驾驶。驾驶。一、四轮转向系统的优点第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程631 十二月十二月 2022一、四轮转向系统的优点第3课 四轮转向控制第九章 转向控制二轮转向汽车与四轮转向汽车的比较车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程731 十二月十二月 2022u机械式、液压式、电动式和复合式。机械式、液压式、电动式和复合式。1 1机械式机械式4WS4WSu机械式机械式四轮转向的工作原理是根据转向盘的转角进行控制，它利用后轮四轮转向的工作原理是根据转向盘的转角进行控制，它利用后轮齿轮转向机构中的偏心轴、行星齿轮等部件的工作来实现同相位和逆相齿轮转向机构中的偏心轴、行星齿轮等部件的工作来实现同相位和逆相位的转向。后轮的转向运动只是在前轮转动时才有。后轮齿轮转向机构位的转向。后轮的转向运动只是在前轮转动时才有。后轮齿轮转向机构在转向盘角度约为在转向盘角度约为120120时，同相位转角达到最大值，然后后轮逐渐恢复时，同相位转角达到最大值，然后后轮逐渐恢复直线行驶状态；当转向盘角度约为直线行驶状态；当转向盘角度约为240240时，后轮重新回到直线行驶状态。时，后轮重新回到直线行驶状态。u当转向盘角度继续增大，后轮就会向与前轮反方向转动。该系统利用了当转向盘角度继续增大，后轮就会向与前轮反方向转动。该系统利用了随着车速的提高，驾驶员转动转向盘的角度变小的操纵特点，实现了前随着车速的提高，驾驶员转动转向盘的角度变小的操纵特点，实现了前后轮的同时转向，结构简单，成本低，但它无法根据车速进行精确地控后轮的同时转向，结构简单，成本低，但它无法根据车速进行精确地控制。制。二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程831 十二月十二月 2022二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程931 十二月十二月 20222 2液压式液压式4WS4WSu液压液压四轮转向系统可以采用液压控制和电子控制两种方式。转动转向四轮转向系统可以采用液压控制和电子控制两种方式。转动转向盘产生的转向液压被传到控制后轮的控制阀上，使滑阀移动，从而控盘产生的转向液压被传到控制后轮的控制阀上，使滑阀移动，从而控制油泵的油路把液压传至后轮转向的动力缸，实现液压推动后轮转向。制油泵的油路把液压传至后轮转向的动力缸，实现液压推动后轮转向。后轮的转向角还可根据行驶速度产生不同的液压，当停车时，油泵不后轮的转向角还可根据行驶速度产生不同的液压，当停车时，油泵不产生油压，后轮不转向，随着车速的提高，液压升高，后轮便可转向。产生油压，后轮不转向，随着车速的提高，液压升高，后轮便可转向。另外还可以根据路面的阻力大小来实现对后轮转向角的控制另外还可以根据路面的阻力大小来实现对后轮转向角的控制。u电子电子控制式的转向条件是由装在车上的角位移、角速度传感器检测到控制式的转向条件是由装在车上的角位移、角速度传感器检测到的转向角、转向角速度等参数。液压系统四轮转向的问题是需要专门的转向角、转向角速度等参数。液压系统四轮转向的问题是需要专门设计一套油路及密封。液压系统能够实现的后轮转向角较小，同时还设计一套油路及密封。液压系统能够实现的后轮转向角较小，同时还存在液压油的泄露问题。存在液压油的泄露问题。二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1031 十二月十二月 20223 3电动式电动式4WS4WSu电子电子控制电动式四轮转向的前轮就是普通的控制电动式四轮转向的前轮就是普通的机械转向，后轮的转向是由装在后轮的电动机械转向，后轮的转向是由装在后轮的电动机来实现的，后轮的转向角由计算机控制。机来实现的，后轮的转向角由计算机控制。控制后轮的计算机通过检测转向角、转向时控制后轮的计算机通过检测转向角、转向时车身的角速度、角加速度等参数来监视汽车车身的角速度、角加速度等参数来监视汽车的转向状况。它根据转向盘的操作状态及车的转向状况。它根据转向盘的操作状态及车速，计算出后轮的目标转向角，向步进电动速，计算出后轮的目标转向角，向步进电动机输入脉冲电流使后轮转向，并且可以实时机输入脉冲电流使后轮转向，并且可以实时监视汽车状况来计算目标转向角与后轮的实监视汽车状况来计算目标转向角与后轮的实际转向角之间的差来实时调整后轮的转向角。际转向角之间的差来实时调整后轮的转向角。二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1131 十二月十二月 2022u电子控制四轮转向系统主要有电子控制四轮转向系统主要有ECUECU、车速传感器、转向角比例传感器车速传感器、转向角比例传感器和执行器等和执行器等组成。组成。u前前、后转向机构由机械连接。转、后转向机构由机械连接。转向盘的转动通过前转向齿轮箱向盘的转动通过前转向齿轮箱（齿轮齿条式）中的齿条带动前（齿轮齿条式）中的齿条带动前横拉杆左右移动，使前轮产生偏横拉杆左右移动，使前轮产生偏转。同时，使前转向齿轮转动的转。同时，使前转向齿轮转动的输出齿轮转动，并通过一个连接输出齿轮转动，并通过一个连接杆将转动传动到后转向器中。杆将转动传动到后转向器中。二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1231 十二月十二月 20224.4.复合式复合式4WS4WSu可以将几种结构方式结合起来，形成复合式可以将几种结构方式结合起来，形成复合式4WS4WS系统，但是结构较为系统，但是结构较为复杂。复杂。u电子控制电动系统是四轮转向系统中可以进行精确控制的一种方式，电子控制电动系统是四轮转向系统中可以进行精确控制的一种方式，它是由计算机进行控制，驱动可靠，而且体积小，便于布置。它是由计算机进行控制，驱动可靠，而且体积小，便于布置。二、四轮转向的类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1331 十二月十二月 2022u按后轮的偏转角与前轮偏转角或车速之间的关系不同分：转角传感型、按后轮的偏转角与前轮偏转角或车速之间的关系不同分：转角传感型、车速传感型两种。车速传感型两种。1.1.转角传感型后轮转向控制转角传感型后轮转向控制u后轮的偏转角与前轮的偏转角之间存在某种函数关系。即后轮可以按后轮的偏转角与前轮的偏转角之间存在某种函数关系。即后轮可以按与前轮旋转方向相同方向旋转，即同相位偏转；也可以按与前轮旋转与前轮旋转方向相同方向旋转，即同相位偏转；也可以按与前轮旋转方向相反的方向旋转，即反相位偏转。此外，前、后轮转向角之间也方向相反的方向旋转，即反相位偏转。此外，前、后轮转向角之间也有一定关系。有一定关系。2.2.车速传感型车速传感型u根据设计程序，当车速达到某一预定值时根据设计程序，当车速达到某一预定值时(35-40km/h35-40km/h)，后轮能与前，后轮能与前轮同方向偏转，轮同方向偏转，而当而当低于这一预定值时，则反方向偏转。低于这一预定值时，则反方向偏转。三、汽车后轮转向控制类型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1431 十二月十二月 2022在建立四轮转向汽车模型时，假设：在建立四轮转向汽车模型时，假设：汽车汽车只有侧向和横摆两个自由度运动；只有侧向和横摆两个自由度运动；忽略忽略纵向力和空气动力的作用：纵向力和空气动力的作用：忽略忽略转向系影响，以前轮转角作为输入；转向系影响，以前轮转角作为输入；不不考虑车轮载荷变化引起的轮胎侧偏特性变化和回正力矩的作用。考虑车轮载荷变化引起的轮胎侧偏特性变化和回正力矩的作用。四、四轮转向汽车模型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1531 十二月十二月 2022u前轮转角、后轮转角、汽车的行驶速前轮转角、后轮转角、汽车的行驶速度、汽车的侧向速度、横摆角速度、度、汽车的侧向速度、横摆角速度、偏角、汽车质心至前轴距离、汽车质偏角、汽车质心至前轴距离、汽车质心至后轴距离、汽车轴距。心至后轴距离、汽车轴距。u（横摆角速度、偏角）与（前轮转角、（横摆角速度、偏角）与（前轮转角、后轮转角）的方程关系后轮转角）的方程关系四、四轮转向汽车模型第3课 四轮转向控制第九章 转向控制图42 四轮转向汽车简化模型车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1631 十二月十二月 2022u四轮转向系统的控制目标可归纳为：四轮转向系统的控制目标可归纳为：减小减小侧向加速度与横摆角速度之间的相位差及它们各自的相位；侧向加速度与横摆角速度之间的相位差及它们各自的相位；减小减小汽车质心处的侧偏角；汽车质心处的侧偏角；汽车汽车低速行驶时具备良好的机动性，高速行驶时具有很好的稳定性；低速行驶时具备良好的机动性，高速行驶时具有很好的稳定性；实现实现所希望的转向特性；所希望的转向特性；抵御抵御汽车参数的变化，保持所希望的转向特性；汽车参数的变化，保持所希望的转向特性；在在轮胎处于附着极限时，仍具备良好的响应特性。轮胎处于附着极限时，仍具备良好的响应特性。u这些控制目标是相互联系和相互影响的，四轮转向的各种控制方法分别这些控制目标是相互联系和相互影响的，四轮转向的各种控制方法分别有其侧重点。随着计算机技术和控制理论的不断发展，各种新的控制理有其侧重点。随着计算机技术和控制理论的不断发展，各种新的控制理论和控制方法在不断地应用于四轮转向系统。主要介绍比例控制、动态论和控制方法在不断地应用于四轮转向系统。主要介绍比例控制、动态补偿式控制和前馈补偿式控制和前馈+反馈控制等。反馈控制等。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1731 十二月十二月 20221 1比例控制比例控制u比例控制又分为前馈控制和反馈控制。比例控制又分为前馈控制和反馈控制。u后轮后轮转角转角rr取决于前轮转角取决于前轮转角ff的大小，而汽车的运动状态靠驾驶的大小，而汽车的运动状态靠驾驶员来进行反馈控制。因此，这种系统能够修正转向以抵御侧向风和员来进行反馈控制。因此，这种系统能够修正转向以抵御侧向风和路面激励等外部干扰。即使在松开转向盘时，转向回正力矩的作用路面激励等外部干扰。即使在松开转向盘时，转向回正力矩的作用也能使四轮转向比两轮转向更迅速地趋于稳定。也能使四轮转向比两轮转向更迅速地趋于稳定。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制四轮转向比例控制系统车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1831 十二月十二月 2022(1)(1)前馈型四轮转向控制前馈型四轮转向控制u前馈控制也称为前轮转向角比例控制。前馈控制也称为前轮转向角比例控制。u设前、后轮转向角分别为设前、后轮转向角分别为u式中，式中，为转向盘转角；为转向盘转角；n n为转向机传动比；为转向机传动比；K K为比例系数。为比例系数。u为了保证汽车稳态行驶时的侧偏角为零，后轮转向角与前轮转向角的比例系为了保证汽车稳态行驶时的侧偏角为零，后轮转向角与前轮转向角的比例系数数K K，应随汽车的行驶速度变化而变化。，应随汽车的行驶速度变化而变化。u当当K0K0K0时，前、后轮转向相同时，前、后轮转向相同。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1931 十二月十二月 2022u也就是说，利用前、后轮转向角比例控制方法，可以设计出低速转向也就是说，利用前、后轮转向角比例控制方法，可以设计出低速转向时，前、后轮转向相反；中高速转向时，前、后轮转向相同、且稳态时，前、后轮转向相反；中高速转向时，前、后轮转向相同、且稳态侧偏角为零的四轮转向系统。也称为车速感应型侧偏角为零的四轮转向系统。也称为车速感应型4WS4WS系统。系统。u这种控制方式可以使汽车在中、高速转向行驶时，前后轮保持相对稳这种控制方式可以使汽车在中、高速转向行驶时，前后轮保持相对稳定的平衡。让汽车的前进方向与其车身的方向保持一致，获得稳定的定的平衡。让汽车的前进方向与其车身的方向保持一致，获得稳定的转向特性。在转向初期的过渡阶段，由于从一开始，前、后轮都同时转向特性。在转向初期的过渡阶段，由于从一开始，前、后轮都同时产生侧偏力，使得车身的公转运动早于其自转的横摆运动，与产生侧偏力，使得车身的公转运动早于其自转的横摆运动，与2WS2WS汽汽车的转向相比，其转向方向的偏差要小得多。车的转向相比，其转向方向的偏差要小得多。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2031 十二月十二月 2022（2)2)反馈控制型四轮转向控制反馈控制型四轮转向控制u反馈控制也称前轮转向角函数控制。反馈控制也称前轮转向角函数控制。u前馈控制只考虑了前、后轮的比例关系，反馈控制以传递函数来控制前馈控制只考虑了前、后轮的比例关系，反馈控制以传递函数来控制后轮。设后轮。设K(S)K(S)是后轮转向角对于前轮转向角的传递函数，则后轮转向是后轮转向角对于前轮转向角的传递函数，则后轮转向角为角为u u u利用此传递函数控制后轮，质心处侧偏角始终为零，能够实现汽车的利用此传递函数控制后轮，质心处侧偏角始终为零，能够实现汽车的朝向始终与行驶方向一致、且稳态和瞬态侧偏角为零的朝向始终与行驶方向一致、且稳态和瞬态侧偏角为零的4WS4WS系统。称系统。称为前轮转向角感应型为前轮转向角感应型4WS4WS系统。系统。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2131 十二月十二月 20222 2动态补偿式控制动态补偿式控制u动态补偿式控制分为转向角动态补偿和转向力矩动态补偿。动态补偿式控制分为转向角动态补偿和转向力矩动态补偿。（1)1)转向角动态补偿转向角动态补偿u前、后轮转向角的关系为前、后轮转向角的关系为u通过横摆角速度通过横摆角速度r r补偿后轮的附加转角，可以改变侧偏角和横摆角速度对转向补偿后轮的附加转角，可以改变侧偏角和横摆角速度对转向盘转角的传递函数。盘转角的传递函数。u因为通过横摆角速度可直接检测出车身的自转运动。因此，根据测验出的数因为通过横摆角速度可直接检测出车身的自转运动。因此，根据测验出的数值，对后轮的转角也作相应的增减，就可能从转向初期开始，使车身方向与值，对后轮的转角也作相应的增减，就可能从转向初期开始，使车身方向与前进方向之间的误差非常小。又由于它能直接感知到汽车的自转运动，因此，前进方向之间的误差非常小。又由于它能直接感知到汽车的自转运动，因此，即使有转向以外的力（如横向风等）引起车身自转，也能马上感知到，并可即使有转向以外的力（如横向风等）引起车身自转，也能马上感知到，并可迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运动。迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运动。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2231 十二月十二月 2022(2)(2)转向力矩动态补偿转向力矩动态补偿u设前轮转向系统的转向力是作用于前轮的外力产生的力矩，则前、后设前轮转向系统的转向力是作用于前轮的外力产生的力矩，则前、后轮转向角的关系为轮转向角的关系为u与前轮转向力成比例地转向后轮时，能改变侧偏角和横摆角速度对转与前轮转向力成比例地转向后轮时，能改变侧偏角和横摆角速度对转向盘转角的传递函数，说明该控制具有反馈特性。向盘转角的传递函数，说明该控制具有反馈特性。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2331 十二月十二月 20223 3前馈前馈+反馈控制反馈控制u这里主要指前轮转向角比例前馈加横摆角速度比例反馈，控制后轮转这里主要指前轮转向角比例前馈加横摆角速度比例反馈，控制后轮转向，并且使汽车质心处侧偏角始终为零。此时后轮转向角为向，并且使汽车质心处侧偏角始终为零。此时后轮转向角为u通过选择比例系数，可实现质心侧偏角始终等于零，并由于反馈存在，通过选择比例系数，可实现质心侧偏角始终等于零，并由于反馈存在，提高了汽车抗外来干扰的稳定性。提高了汽车抗外来干扰的稳定性。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2431 十二月十二月 20224 4四轮主动转向控制四轮主动转向控制u前面前面3 3种控制方式，都是在前轮转向角直接与转向盘转角联系，然后再对后轮种控制方式，都是在前轮转向角直接与转向盘转角联系，然后再对后轮转向角进行控制。这从动态意义上说，可以自由设定的只不过是一个独立的转向角进行控制。这从动态意义上说，可以自由设定的只不过是一个独立的变量。变量。u如果能够同时对前、后轮进行自由控制，就可以获得与希望的特性十分接近如果能够同时对前、后轮进行自由控制，就可以获得与希望的特性十分接近的旋转运动和平移运动的旋转运动和平移运动。四。四轮主动转向控制将轮主动转向控制将是发展是发展方向。方向。u主动前后轮控制的主动前后轮控制的4WS4WS系统是系统是2 2输入、输入、2 2输出系统。输出系统。u使侧偏角为零和横摆角速度为一阶滞后响应的前、后轮控制规律。使侧偏角为零和横摆角速度为一阶滞后响应的前、后轮控制规律。u由此可见，通过对两个输入变量进行协调控制，基本上可以实现对所有运动由此可见，通过对两个输入变量进行协调控制，基本上可以实现对所有运动性能的随动控制。性能的随动控制。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2531 十二月十二月 20225.5.汽车四轮转向的神经网络控制汽车四轮转向的神经网络控制u早期的四轮转向控制器设计均是基于跟随线性动力学方程的假设，但由于汽车动早期的四轮转向控制器设计均是基于跟随线性动力学方程的假设，但由于汽车动力学参数的变化，使得所设计的控制系统不一定满足实际的需要。当汽车转弯行力学参数的变化，使得所设计的控制系统不一定满足实际的需要。当汽车转弯行驶时，如果侧向加速度较大，轮胎侧偏特性将进入非线性区域，此时线性控制理驶时，如果侧向加速度较大，轮胎侧偏特性将进入非线性区域，此时线性控制理论就无能为力。论就无能为力。u考虑到汽车动力学参数的变化，许多研究者试图用其他理论考虑到汽车动力学参数的变化，许多研究者试图用其他理论(如自适应控制和鲁棒如自适应控制和鲁棒控制控制)来探讨新的控制策略。近年来，人工神经网络理论在四轮转向的控制系统中来探讨新的控制策略。近年来，人工神经网络理论在四轮转向的控制系统中得到了应用。得到了应用。u神经网络模型目前发展到了几十种之多，综合考虑各种因素，采用递归神经网络模型目前发展到了几十种之多，综合考虑各种因素，采用递归BPBP网络模网络模型的思想，结合多层前馈网络构造了四轮转向汽车的辨识模型。多层前馈神经网型的思想，结合多层前馈网络构造了四轮转向汽车的辨识模型。多层前馈神经网络在隐层激发函数为络在隐层激发函数为Tauber-Wienar(TW)Tauber-Wienar(TW)函数时，任意单隐层神经网络，当神经元函数时，任意单隐层神经网络，当神经元趋于无穷大时，能完成任意所需映射。双隐层结构的网络在神经元个数有限的情趋于无穷大时，能完成任意所需映射。双隐层结构的网络在神经元个数有限的情况下就能完成任意所需映射。况下就能完成任意所需映射。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2631 十二月十二月 2022u四轮转向汽车模型可用输入四轮转向汽车模型可用输入和输出的非线性差分方程来和输出的非线性差分方程来描述如下：描述如下：u u该网络有五个输入节点、两该网络有五个输入节点、两个输出节点，通过试验试凑个输出节点，通过试验试凑法，确定四轮转向汽车拓扑法，确定四轮转向汽车拓扑结构为三层前馈神经网络，结构为三层前馈神经网络，第一隐层节点数为第一隐层节点数为1010，第二，第二隐层节点数为隐层节点数为8 8，五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制 四轮转向汽车神经网络拓扑结构四轮转向汽车神经网络拓扑结构车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2731 十二月十二月 2022u输入输出层的转移函数为线性传递函数，隐层转移函数为输入输出层的转移函数为线性传递函数，隐层转移函数为S S型传递函型传递函数。数。u可以直接根据非线性汽车模型产生的输入输出数据来训练神经网络汽可以直接根据非线性汽车模型产生的输入输出数据来训练神经网络汽车模型，使其能够充分描述汽车的动力学，然后再根据该神经网络模车模型，使其能够充分描述汽车的动力学，然后再根据该神经网络模型去设计和训练四轮转向汽车神经网络控制器。型去设计和训练四轮转向汽车神经网络控制器。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制神经网络模型的训练框图车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2831 十二月十二月 2022u四轮转向汽车系统控制框图四轮转向汽车系统控制框图如如右右图所图所示，控示，控制系统的仿真可在制系统的仿真可在MATLABMATLAB平台下进行。平台下进行。u研究研究结果表明，与控制前相比，侧偏角趋于结果表明，与控制前相比，侧偏角趋于稳定，并且稳定在稳定，并且稳定在0 0的附近，达到了的附近，达到了4WS4WS的控的控制目标；另外随着车速的增加，侧偏角逐渐制目标；另外随着车速的增加，侧偏角逐渐增大，这与实际情况也是相符合的。增大，这与实际情况也是相符合的。u横摆角速度也趋于稳定，而且横摆角速度的横摆角速度也趋于稳定，而且横摆角速度的幅值大幅度减小，达到了幅值大幅度减小，达到了4WS4WS模型控制的目模型控制的目标。系统中加入神经网络控制器后动态响应标。系统中加入神经网络控制器后动态响应特性较好。特性较好。五、汽车四轮转向系统控制方法第3课 四轮转向控制第九章 转向控制四轮转向汽车系统控制框图车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2931 十二月十二月 2022ECUECU根据转向角传感器、车速传感器等输入信号，可进行如下控制。根据转向角传感器、车速传感器等输入信号，可进行如下控制。转角控制。转角控制。依据依据转向角控制脉谱图，再根据行驶车速控制主电动机，转向角控制脉谱图，再根据行驶车速控制主电动机，从而实现对转角的控制。驾驶员可使用从而实现对转角的控制。驾驶员可使用4WS4WS模式切换开关，选择模式切换开关，选择“NORMAL”NORMAL”或或“SPORT”SPORT”模式。模式。2WS2WS选择选择功能。功能。当当2WS2WS选择开关设定在选择开关设定在ONON，且变速器被挂入倒挡位置，且变速器被挂入倒挡位置时，后轮转向量就被设置为零，对那些习惯于使用时，后轮转向量就被设置为零，对那些习惯于使用2WS2WS转向系统倒车转向系统倒车的人来说，可利用这一功能。的人来说，可利用这一功能。防防误误操作控制。操作控制。当当系统发生异常情况时，防误操作控制会进行如下系统发生异常情况时，防误操作控制会进行如下的处理：使驾驶室内的的处理：使驾驶室内的“4WS4WS警示灯警示灯”点亮，告之驾驶员已出现异常点亮，告之驾驶员已出现异常情况，同时将发生异常部位的信息存储到情况，同时将发生异常部位的信息存储到ECUECU中。中。六、控制功能第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3031 十二月十二月 2022将将人的因素考虑到操纵控制中，研究由驾驶员构成的闭环系统；人的因素考虑到操纵控制中，研究由驾驶员构成的闭环系统；考虑考虑汽车转向时轮胎负荷转移造成的轮胎特性变化，研究非线性多自汽车转向时轮胎负荷转移造成的轮胎特性变化，研究非线性多自由度控制模型；由度控制模型；进一步进一步研究轮胎的瞬态特性，并将其应用到四轮转向控制模型中；研究轮胎的瞬态特性，并将其应用到四轮转向控制模型中；将将最先进的控制理论与控制方法不断应用于四轮转向控制器的研究中；最先进的控制理论与控制方法不断应用于四轮转向控制器的研究中；研究研究和开发高灵敏度、高精度、低成本的传感器，为四轮转向系统的和开发高灵敏度、高精度、低成本的传感器，为四轮转向系统的具体应用提供前提条件；具体应用提供前提条件；进一步进一步研究和开发自动驾驶的四轮转向控制系统；研究和开发自动驾驶的四轮转向控制系统；将将四轮转向与纵向力控制系统和主动悬架进行有机结合，发扬各自的四轮转向与纵向力控制系统和主动悬架进行有机结合，发扬各自的优点，将是主动控制研究的长期目标。优点，将是主动控制研究的长期目标。七、汽车四轮转向系统的发展方向第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3131 十二月十二月 20221.1.介绍了四介绍了四轮转向系统的优点轮转向系统的优点2.2.介绍了四轮转向的类型介绍了四轮转向的类型3.3.介绍了汽车后轮转向控制类型介绍了汽车后轮转向控制类型4.4.介绍了四轮转向汽车模型介绍了四轮转向汽车模型5.5.介绍了汽车四轮转向系统控制方法介绍了汽车四轮转向系统控制方法6.6.介绍了汽车四轮转向系统的发展方向介绍了汽车四轮转向系统的发展方向小结第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程32思考题31 十二月十二月 20221.1.名词名词解释解释：4WS4WS2.2.汽车汽车四轮转向系统的类型有哪些四轮转向系统的类型有哪些?有什么特点有什么特点?3.3.汽车汽车后轮转向控制有哪几种类型后轮转向控制有哪几种类型?4.4.汽车汽车四轮转向控制方法主要有哪些四轮转向控制方法主要有哪些?第3课 四轮转向控制第九章 转向控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3331 十二月十二月 2022本节课内容结束下一节课第十章第十章 行驶与安全控制行驶与安全控制第3课 四轮转向控制第九章 转向控制