ResearchonvehicleControltechnologyUsingFour-wheelIndependentSteeringSystemCHENSi-zhong,SHU激n,YANGLinJournalofBei激ngInstituteofTechnology,2006,15(1):22~26对使用四轮独立转向系统的整车控制技术的研究陈思忠，舒进，杨林北京理工大学学报（英文版），2006,15（1）:22~26对使用四轮独立转向系统的整车控制技术的研究陈思忠舒进杨林机械与车辆工程学院北京理工大学北京100086中国摘要：通过有效和独立的后轮控制来提高车辆的操控稳定性的技术已经提出。首先，简要介绍配置四轮独立转向原型车。然后详细地制定对四轮独立转向系统的电子控制器的整体设计。四轮独立转向系统是在对质心零侧偏角控制策略的研究下得到的，它的建立是为了推断出分离的后轮转向角度的方程。根据这些方程，对四轮独立转向车辆性能的仿真分析完成后，显示四轮独立转向车辆在低速的条件下可操作性大大提高，并且在高速条件下操纵稳定性增强。最后，四轮独立转向车辆路试验证了模拟的正确性，表明了与传统的四轮的转向车辆相比，四轮独立转向不仅提高了车辆运动平稳性，也降低了转向阻力，减轻磨损轮胎。关键词：四轮独立转向系统控制策略四轮转向系统中国图书馆分类号：U270文件编码：A：1004-0579（2006）01-0022-05最近几年，人们对四轮转向技术下的车辆操作稳定性研究产生了浓厚兴趣。随着深一步的研究，四轮转向的问题变得越来越多的突出。因为车辆转弯数学模型的推论往往是以自行车模型作为基础，这样就导致了两后轮转向角在转向时是相同的。即使后轮转向制动器仅仅用于驱动一个拉杆联动，然而此联动的设计都是相当困难的，因为车辆瞬态转向中心引起后轮转向角连续变化。所以，四轮独立转向系统是一个优秀的方法，他将运动平稳和四轮转向技术的优势结合起来。根据以上的讨论，四轮独立转向系统被提出来是为了使所有车轮都围绕着相同瞬时转弯中心转动和车辆质量中心的侧滑角为零。设计四轮独立转向模型车就是为了这个概念。本文的主要目的是提出四轮独立转向系统的结构，制定它的控制机制，讨论系统本身的运行情况。一、四轮独立转向系统模型车的整体设计根据四轮独立转向系统的独立的转向和模块化设计的需求，四轮独立转向的模型车辆的整体布局如图1所示。每个后轮转向制动器是被比例方向阀控制的液压缸。整个控制系统分为两个部分，另外，主控制模块参照指定的控制策略计算各后轮的目标转向角。辅助控制器也是后轮转向控制器，它负责执行相应的控制目标。主控制器用于收集从转向盘角传感器和车速传感器的传来的信号，并根据控制机制计算后轮转向角。然后将控制信号发通过控制器局域网总体技术发送给后轮转向控制器，同时后轮转向角信号通过控制器局域网总体技术发送到主控制器为了避免两后轮往相反的方向转向。图1.配置四轮独立转向原型车后轮转向控制器同样控制着比例阀。因此，它将不仅需要收集从液压缸线性位移传感器传来的反馈信号，并且还要收集比例阀插头和比例电磁铁的控制电流数据。电流反馈可以帮助提高反馈的精度和稳定推杆的比例电磁铁线圈的控制电流。此外，比例阀活塞的位移由模解调器技术测量并且此位移反馈可以改变位移强度特性，这样可以使比例阀芯的位移量随控制电流成比例变化。控制电流的产生缘于被达林顿晶体管放大的脉宽调制波，占空比脉冲宽度调制波决定着电流大小。根据以上的说明，多轴多轮转向控制系统车辆的结构如图2所示。图2.基于控制器局域网总体技术的四轮独立转向控制系统的结构二、四轮独立转向系统车辆的模型如图3所示是四轮独立转向系统车辆行驶时的二自由度运动学模型。正如图3所示，在水平平面内移动的车辆，具有横向速度，这将导致重心的侧滑角β，并具有绕通过重心的垂直线的横摆角速度γ。安装在车辆上的四个轮胎在横向上侧滑，将侧滑角记为α1，α2，α3，α4.产生的转向力记为F1，F2，F3，F4，这些分别为各个车轮的，这样就限定了车辆的运动，还有如图3所示δ1，δ2，δ3，δ4分别代表着左右前轮和左右后轮的转向角，ν为车辆速度的横向分量。Lf和lr分别是车辆重心到前轴和后轴的纵向距离。D1和D2分别代表着瞬时转向中心到后轴和前轴的纵向距离，这...