四輪轉(zhuǎn)向汽車操縱動(dòng)力學(xué)虛擬仿真分析(完整版)
【正文】 1）前后輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著的增大，橫擺角速度峰值、穩(wěn)定值逐漸減小，但是橫擺角速度超調(diào)量及穩(wěn)定時(shí)間逐漸變大。在速度為40km/h下進(jìn)行4WS樣車模型的操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)仿真，根據(jù)前、后輪轉(zhuǎn)角的不同關(guān)系，仿真按照如下的三種情況進(jìn)行。但如前所述，其分析和控制器設(shè)計(jì)所用的常常是相對(duì)簡(jiǎn)單的模型，基本不考慮機(jī)構(gòu)定位設(shè)計(jì)參數(shù)。由于一般商品化軟件的專用模塊，如ADAMS/CAR等，大都針對(duì)前輪轉(zhuǎn)向車輛，對(duì)于4WS的機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模相對(duì)比較困難，需要結(jié)合ADAMS/CAR 模塊和ADAMS/VIEW模塊進(jìn)行。對(duì)方程（1）數(shù)值積分，并每步校核是否滿足約束就是解機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真問(wèn)題。作者針對(duì)4WS車輛系統(tǒng)進(jìn)行虛擬建模和動(dòng)態(tài)仿真分析的探索研究。從控制算法改進(jìn)出發(fā)的4WS的研究大部分使用包含橫擺角速度和側(cè)向加速度的經(jīng)典的2自由度所謂“自行車”模型；進(jìn)一步的考慮有包括車輛側(cè)傾的3自由度模型；更仔細(xì)地有7自由度、16自由度甚至更多自由度的線性或非線性車輛動(dòng)力學(xué)模。運(yùn)用4WS技術(shù)，可以有效地減小低速行駛時(shí)汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，使汽車在低速行駛時(shí)更加靈活。同時(shí)，該技術(shù)還可以大大地改善汽車在高速行駛時(shí)橫擺角速度和側(cè)向加速度等瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，提高高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。理論和試驗(yàn)都已經(jīng)說(shuō)明［4,5］，在低加速度和小的轉(zhuǎn)向角的情況下，這些模型能以較好的精度表征車輛轉(zhuǎn)向的實(shí)際物理過(guò)程，基于它們?cè)O(shè)計(jì)的控制器能夠正常工作。從機(jī)構(gòu)分析和車輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的角度看4WS實(shí)際是一種新的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其轉(zhuǎn)向機(jī)制與普通前輪轉(zhuǎn)向車輛的機(jī)制有了很大差異。各軟件都提供不同的解法并將適當(dāng)時(shí)間步長(zhǎng)的廣義坐標(biāo)和拉氏乘子（拉氏乘子物理上常常相應(yīng)于約束反力，許多情況下也是希望獲取的）的解可視化地顯示出來(lái)以形成虛擬仿真。主要考慮汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)的動(dòng)力學(xué)特征，故忽略制動(dòng)系與傳動(dòng)系的影響。因此，其分析適用范圍應(yīng)該相當(dāng)有限，如不注意這點(diǎn)，可能會(huì)得到完全錯(cuò)誤的結(jié)果。從表圖2的數(shù)據(jù)可以得到如下結(jié)論。（2）前后輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著的增大，側(cè)向加速度峰值及穩(wěn)定值逐漸減小。（3）在相等，后輪與前輪同向或逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)角越大，則橫擺角速度峰值、穩(wěn)定時(shí)間及超調(diào)量越大，但是橫擺角速度穩(wěn)定值逐漸減?。粋?cè)向加速度峰值越大，但其穩(wěn)定值逐漸減小。具體說(shuō)來(lái)，在適當(dāng)?shù)妮^小后輪轉(zhuǎn)向配合情況下，可以減小轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)向加速度和橫擺
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