【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向系統(tǒng)EPS[13]基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)而成，即用直線步進(jìn)電機(jī)來(lái)替代EPS用旋轉(zhuǎn)電機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向器中齒條的助力，省去了電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)件，使其結(jié)構(gòu)更緊湊、控制更直接、響應(yīng)更快。也為更方便地實(shí)施高性能的四輪轉(zhuǎn)向(4WS)機(jī)構(gòu)，在此提出兩種結(jié)構(gòu)：由直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向助力的系統(tǒng)可用于傳統(tǒng)二輪轉(zhuǎn)向(2WS)系統(tǒng)或四輪轉(zhuǎn)向(4WS)的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；由直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的系統(tǒng)主要用于四輪轉(zhuǎn)向的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)分別說(shuō)明如下。（1）用直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向助力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)直線步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)件直接與轉(zhuǎn)向器齒條相連，整個(gè)直線步進(jìn)電機(jī)套裝在轉(zhuǎn)向器齒條機(jī)構(gòu)上，幾乎不占用空間。它也是在原先結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的無(wú)助力機(jī)械轉(zhuǎn)向系中增加一臺(tái)直線步進(jìn)電機(jī)，由直線步進(jìn)電機(jī)的直線推力來(lái)直接助力駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向器的操縱力矩，由于對(duì)轉(zhuǎn)向器的助力并不很大，齒條的直線位移量也不長(zhǎng)，用一臺(tái)小型直線步進(jìn)電機(jī)足以驅(qū)動(dòng)。其控制原理與EPS基本類同，只不過(guò)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需改用步進(jìn)電機(jī)脈沖分配方式。具體實(shí)施可參照有關(guān)EPS[13]中的電子控制器ECU與其控制邏輯等進(jìn)行，并借用EPS相關(guān)傳感器。即根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)控制直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)位移量，利用轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，精確控制其位移量，根據(jù)車速進(jìn)行相應(yīng)的助力。在低速時(shí)給予較大助力，隨車速提高而減小助力，車速高到一定范圍時(shí)停止助力，而在汽車高速行駛時(shí)又希望能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種“反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系的阻尼。這一點(diǎn)對(duì)于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系較難做到，而采用直線步進(jìn)電機(jī)助力就很容易實(shí)現(xiàn)，根據(jù)直線步進(jìn)電機(jī)工作原理可知，只要保持其電機(jī)的通電狀態(tài)即可使該直線位移裝置具有一定自鎖力，控制其通電電流大小即可改變定、動(dòng)件之問(wèn)的磁拉力大小。從而可按車速信號(hào)根據(jù)要求來(lái)控制其轉(zhuǎn)向助力的大小，隨著車速的提高即減小繞組通電電流，其轉(zhuǎn)向助力也隨之減小；當(dāng)車速高于相應(yīng)速度(一般為30km／h)時(shí)就取消給轉(zhuǎn)向系助力，即停止給直線步進(jìn)電機(jī)供電；而當(dāng)車速高到一定程度時(shí)，希望能給轉(zhuǎn)向系逐漸增加其阻尼，可使直線步進(jìn)電機(jī)繞組保持通電狀態(tài)而產(chǎn)生自鎖力，控制其電流大小即能改變對(duì)轉(zhuǎn)向系的阻尼大小。達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操縱即輕便靈敏義穩(wěn)定可靠。（2）用直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)它進(jìn)一步簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)，去掉轉(zhuǎn)向盤至橫拉桿中間的所有傳動(dòng)鏈，包括齒輪輸入軸扭桿及齒輪齒條付。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器，并適當(dāng)增加其轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼，獨(dú)立安置于駕駛室內(nèi)。而直線步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)件兩端直接與左右橫拉桿相連，電子控制器根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度信號(hào)及車速信號(hào)，來(lái)控制直線步進(jìn)電機(jī)動(dòng)件進(jìn)行左右位移，經(jīng)橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂傳動(dòng)，進(jìn)而控制車輪轉(zhuǎn)向。在確保系統(tǒng)可靠性的前提下，該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、所占體積更小、成本低、控制更直接、響應(yīng)更快。但一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，汽車就無(wú)法轉(zhuǎn)向。而用在四輪轉(zhuǎn)向4WS系統(tǒng)的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中卻是優(yōu)選的方案。它的應(yīng)用有望使汽車4WS系統(tǒng)的性價(jià)比進(jìn)一步得以提高。 電子差速系統(tǒng)EDS 電子差速原理簡(jiǎn)介電子差速鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)EDS采用電子自動(dòng)控制裝置直接對(duì)差速器進(jìn)行鎖止和分離，無(wú)須駕駛員手動(dòng)操作，能傳遞大扭矩；既可適用于重型載重汽車，又可運(yùn)用于各類輕型越野汽車。它是ABS的一種擴(kuò)展功能，用于鑒別汽車的輪子是不是失去著地摩擦力，從而對(duì)汽車的加速打滑進(jìn)行控制。汽車加速過(guò)程中，當(dāng)電子控制單元根據(jù)輪速信號(hào)判斷出某一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，EDS就自動(dòng)開(kāi)始工作，通過(guò)液壓控制單元對(duì)該車輪進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)度的制動(dòng)，從而提高另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的附著利用率，提高車輛的通過(guò)能力。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止工作。同普通車輛相比，帶有EDS的車輛可以更好地利用地面附著力，來(lái)提高車輛的運(yùn)行性。EDS的工作原理比較容易理解。因?yàn)椴钏倨髟试S傳動(dòng)軸兩側(cè)的車輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并傾向于將動(dòng)力分配到阻力更小的一側(cè)，如果傳動(dòng)軸某一側(cè)的車輪打滑或者懸空時(shí)，由于阻力很小它將從差速器吸收到幾乎全部動(dòng)力，形成車輪一側(cè)空轉(zhuǎn)另一側(cè)靜止的局面，造成功率損失。當(dāng)EDS電子差速鎖通過(guò)ABS 系統(tǒng)的傳感器，自動(dòng)探測(cè)到由于車輪打滑或懸空而產(chǎn)生的兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同的現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)通過(guò)ABS系統(tǒng)對(duì)打滑車輪進(jìn)行制動(dòng)，這樣差速器會(huì)將驅(qū)動(dòng)力傳遞給非打滑側(cè)的車輪，從而避免牽引力的損失。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止作用。一般情況下EDS電子差速鎖有速度限制，只能在車速低于40公里/小時(shí)啟動(dòng)，例如當(dāng)時(shí)速低于40公里通過(guò)濕滑路面時(shí)，EDS也可鎖死打滑車輪，提高行車安全。同普通車輛相比，帶有EDS的車輛可以更好地利用地面附著力，從而提高車輛的運(yùn)行性，尤其在傾斜的路面上，EDS的作用更加明顯。但它有速度限制，只有在車速低于40km/h時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，主要是防止起步和低速時(shí)打滑。 輪轂電機(jī)應(yīng)用與四輪驅(qū)動(dòng)及電子差速的關(guān)系輪轂電機(jī)在電動(dòng)汽車上應(yīng)用具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于輪轂電機(jī)受輪毅內(nèi)結(jié)構(gòu)體積限制．按汽車驅(qū)動(dòng)功率要求批量生產(chǎn)大功率輪轂電機(jī)有相應(yīng)難度。而采用四輪驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)小馬拉大車，通過(guò)四輪轂電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)即可比二輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)提高汽車總驅(qū)動(dòng)力1倍。并根據(jù)《汽車?yán)碚摗穂14]分析．只有四輪驅(qū)動(dòng)才能充分利用車重產(chǎn)生的地面附著力，此提高汽車行駛的穩(wěn)定性及車輛越野通過(guò)性。隨著汽車材料技術(shù)的發(fā)展，需采用輕型材料來(lái)減輕車載自重，減小能耗，提高功效；同時(shí)隨著汽車高速行駛技術(shù)發(fā)展，對(duì)提高汽車行駛穩(wěn)定性等性能指標(biāo)將提出更高要求。因此也更需采用四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)提高汽車對(duì)地面的附著力。又由于只有驅(qū)動(dòng)輪才能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收，采用四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)并結(jié)合兼有電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)多功能的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)技術(shù)，即可極大地提高汽車在降速制動(dòng)和下坡時(shí)對(duì)動(dòng)能能量的回收．以節(jié)能和提高續(xù)駛里程。所以輪轂電機(jī)的應(yīng)用將使電動(dòng)汽車由性能更好的四輪驅(qū)動(dòng)替代兩輪驅(qū)動(dòng)。滿足驅(qū)動(dòng)輪差速要求的方式有采用機(jī)械差速和電子差速兩種。機(jī)械差速是傳統(tǒng)汽車普遍采用的方法，其機(jī)構(gòu)龐大而復(fù)雜。而電子差速系統(tǒng)EDS是采用電子控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，有諸多優(yōu)點(diǎn)：它與輪轂電機(jī)的應(yīng)用的如同一對(duì)比翼鴛鴦．即左右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪采用輪轂電機(jī)必須通過(guò)電子差速來(lái)控制，而輪轂電機(jī)的應(yīng)用又使電子差速控制變得很容易。綜上所述．汽車采用四輪驅(qū)動(dòng)結(jié)合四輪轉(zhuǎn)向?qū)⒕哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于電動(dòng)汽車采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)．與傳統(tǒng)汽車相比使汽車實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)方式變得很容易。而且結(jié)合用直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能更容易地實(shí)現(xiàn)全面改善轉(zhuǎn)向性能的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。而現(xiàn)有汽車僅采用四輪驅(qū)動(dòng)或四輪轉(zhuǎn)向的單一方式，其結(jié)構(gòu)都相當(dāng)復(fù)雜．而由兩者相結(jié)合的方式至今還沒(méi)有，更沒(méi)有同時(shí)采用電子差速轉(zhuǎn)向控制等多項(xiàng)技術(shù)相組合的實(shí)施方案。雖有報(bào)道四輪驅(qū)動(dòng)采用常規(guī)二輪轉(zhuǎn)向的電子差速轉(zhuǎn)向控制技術(shù)[15]，但隨著汽車控制技術(shù)發(fā)展及其性能要求的提高，特別是電動(dòng)汽車采用輪轂電機(jī)技術(shù)的成熟，電動(dòng)汽車用四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向的電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)技術(shù)也將被要求得以解決。并且四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向?qū)O大地提高電動(dòng)汽車的性價(jià)比．也能較容易地實(shí)施其他各種性能優(yōu)化措施，以減少交通事故和提高道路通行能力。 四輪驅(qū)動(dòng)結(jié)和四輪轉(zhuǎn)向的電子差速計(jì)算式推導(dǎo)電子差速系統(tǒng)(EDS，Electronic Differential System)是采用電子控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪差速要求。而其實(shí)施首先需要一套正確易算的羞速計(jì)算公式。通過(guò)對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)4WD與四輪轉(zhuǎn)向4WS相結(jié)和的運(yùn)行機(jī)理分析，利用三角函數(shù)結(jié)和比例法數(shù)學(xué)工具來(lái)推導(dǎo)出其4WD4WS的逆、同相控制模式的差速計(jì)算公式。 4WDWS逆向控制與同向控制的差速計(jì)算原理圖（左）所示為4WD4WS逆相控制的差速計(jì)算原理圖。（右）所示為4WD4WS同相控制差速計(jì)算原理圖，圖中L為汽車軸距，B為汽車輪距，、分別為前外側(cè)、前內(nèi)側(cè)后外側(cè)、后內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，為前驅(qū)動(dòng)輪兼外側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速，為前驅(qū)動(dòng)輪兼內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速，為后驅(qū)動(dòng)輪兼外側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速，為后驅(qū)動(dòng)輪兼內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速。另外，為分析推導(dǎo)，需要引進(jìn)2個(gè)臨時(shí)惜用參量l與r，其含義參見(jiàn)圖中所標(biāo)注的尺寸位置．即l為轉(zhuǎn)彎圓心o到前車輪軸心的車身縱向距離，r為轉(zhuǎn)彎圓心o到內(nèi)側(cè)車輪中心的車身橫向距離。為保證汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)各車輪只滾動(dòng)無(wú)滑動(dòng)，要求四個(gè)車輪均繞同一個(gè)圓心o轉(zhuǎn)動(dòng)，即每個(gè)車輪的軸線交于同一點(diǎn)，因此各車輪轉(zhuǎn)彎的圓弧軌跡分別為如圖中所示的虛線，各車輪轉(zhuǎn)彎的圓弧半徑分別為Rfo、Rfl、Rro、Rri。根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速應(yīng)與其轉(zhuǎn)彎的圓弧半徑成正比關(guān)系，即有。若設(shè)為參考標(biāo)定轉(zhuǎn)速．它與加速踏板指令汽車的車速n一致，也是四只車輪中最高的轉(zhuǎn)速．分析圖示幾何關(guān)系即可獲得其它三只車輪轉(zhuǎn)速相對(duì)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的計(jì)算式，且經(jīng)推導(dǎo)后發(fā)現(xiàn)逆相控制模式與同相控制模式的差速計(jì)算公式完全相同，即其他三只車輪轉(zhuǎn)速、對(duì)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的差速計(jì)算公式分別為： （）從推導(dǎo)過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn)同、逆相控制模式中的兩個(gè)重要特征：(1)（左）所示，在四輪轉(zhuǎn)向逆相控制模式中，當(dāng)前后輪轉(zhuǎn)向角相等()時(shí)．其轉(zhuǎn)彎半徑為最小。并且它與常規(guī)的前二輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2WS相比，在轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角相同的前提下，其轉(zhuǎn)彎半徑可減小一半。這利用比例作圖法即可證明．（左）中的黑點(diǎn)所示，此時(shí)l=L/2．并且前后輪的轉(zhuǎn)彎圓弧軌跡重合，即前后圓弧半徑相等()。所以采用四輪轉(zhuǎn)向4WS系統(tǒng)逆相控制模式時(shí)，同時(shí)使前后輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值可將轉(zhuǎn)彎半徑大大縮小，這對(duì)低速選位停車，窄道轉(zhuǎn)向行駛都會(huì)帶來(lái)極大方便。但對(duì)于現(xiàn)已有的電控液壓式或電控電動(dòng)式兩種四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)．由于受其結(jié)構(gòu)限制．其后輪轉(zhuǎn)向角還較難以做大，而采用基干直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)就不會(huì)受其限制。(2)在四輪轉(zhuǎn)向同相控制模式中．（右）所示分析，假若使前后輪轉(zhuǎn)向角相同()，其四車輪中心到圓心點(diǎn)o的直線變?yōu)橄嗷テ叫校磮A心點(diǎn)o將為無(wú)限遠(yuǎn)，其轉(zhuǎn)彎半徑變?yōu)闊o(wú)窮大，即圈弧軌跡變?yōu)橐粭l直線。所以在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4WS的同相控制模式的后輪偏轉(zhuǎn)角有一限定值，一般不大于。 電子差速轉(zhuǎn)向?qū)嵤┑慕Y(jié)構(gòu)原理 電子差數(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵤┙Y(jié)構(gòu)原理圖 轉(zhuǎn)向比與車速的關(guān)系曲線電子差速轉(zhuǎn)向的實(shí)施主要是在其相應(yīng)的微機(jī)控制系統(tǒng)ECU中增加一套差速計(jì)算程序，并與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)配合，根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中各車輪的偏轉(zhuǎn)角信號(hào)、車速信號(hào)及控制模式，按前述相應(yīng)的差速計(jì)算公式計(jì)算出對(duì)各車輪轉(zhuǎn)速的要求值，輸入各車輪輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器中作為其速度指令值。按控制精度要求可以是開(kāi)環(huán)或閉環(huán)。對(duì)于精度要求低的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，幾平不需要增加硬件成本。而對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)，有些傳感器也可與輪轂電機(jī)控制器及相應(yīng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的傳感器兼用。方向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)，加速踏板及制動(dòng)踏板的加減速信號(hào)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中各車輪的偏轉(zhuǎn)角信號(hào)以及各車輪輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入微機(jī)控制ECU系統(tǒng)。輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)子(對(duì)于磁阻電機(jī)和永磁無(wú)刷電機(jī)本身就具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置傳感器)的轉(zhuǎn)角位置信號(hào)通過(guò)對(duì)時(shí)間t的微分，即可得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，再按輪胎直徑就可獲得各車輪的線速度。根據(jù)上述各信號(hào)，ECU系統(tǒng)就可按既定的控制策略和差速計(jì)算公式由微機(jī)內(nèi)的差速運(yùn)算器計(jì)算出對(duì)各車輪速度的要求值，作為對(duì)各車輪輪轂電機(jī)的速度指令，進(jìn)人相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行調(diào)速控制。對(duì)干四輪轉(zhuǎn)向4WS系統(tǒng)控制策略，即是根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向要求及其特征確定何時(shí)應(yīng)采用逆相控制模式，何時(shí)又需采用同相控制模式，井確定后輪轉(zhuǎn)向角與前輪轉(zhuǎn)向角間的比例關(guān)系?，F(xiàn)已報(bào)道的四輪轉(zhuǎn)向4WS系統(tǒng)控制策略主要有轉(zhuǎn)角比車速控制型、比例于橫擺角速度的后輪轉(zhuǎn)向控制型、質(zhì)心側(cè)偏角為零的后輪轉(zhuǎn)向控制型等，它們是指控制前后車輪的相對(duì)轉(zhuǎn)向及其轉(zhuǎn)角比分別按車速、車身橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角等穩(wěn)定性因素，要求以一定控制算法而變化的一種控制規(guī)律，其控制策略不同，所需采用的傳感器及其技術(shù)要求也不同。由于四輪轉(zhuǎn)向4WS技術(shù)還處于發(fā)展成熟中．其控制策略的算法理論也有待進(jìn)一步發(fā)展完善。為簡(jiǎn)單清楚說(shuō)明起見(jiàn)，在此以目前用得較多也較為簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)角比車速控制型為例說(shuō)明如下： 。它首先劃定一個(gè)同逆相控制的界限．一般定為車速35km/h，也就是說(shuō)在車速低于35km/h時(shí)采用逆相控制模式，當(dāng)車速高于35km/h時(shí)采用同相控制模式。根據(jù)上述同、逆相控制模式的兩個(gè)重要特征中已表明，同相控制時(shí)其轉(zhuǎn)角比還不能較大，一般限定后輪同相轉(zhuǎn)向角不大于。所以對(duì)于通常汽車，前輪轉(zhuǎn)角最大值定為：內(nèi)側(cè)，外側(cè)為時(shí)，其同相轉(zhuǎn)角比定為不大干1/8。而對(duì)于逆相轉(zhuǎn)角比，為了減小低速轉(zhuǎn)彎半徑可適當(dāng)放大。 本文的研究思路與內(nèi)容根據(jù)以上關(guān)于4WS汽車和4WD汽車的描述，可以看出4WS汽車的轉(zhuǎn)向能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)向響應(yīng)迅速、準(zhǔn)確，行駛穩(wěn)定性高，低速機(jī)動(dòng)性好。而4WD汽車通過(guò)性高，爬坡能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)彎性能極佳，啟動(dòng)和加速性能極佳，直線行駛穩(wěn)定性很高。其共同的特點(diǎn)是通過(guò)改變輪胎的受力極大地提高汽車的各項(xiàng)性能，其中轉(zhuǎn)向性能的提高是二者都能做到的，并且都達(dá)到了提高操縱穩(wěn)定性的目的，因此可以綜合考慮兩項(xiàng)技術(shù)，發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)，使得優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。但二者有個(gè)共同的缺點(diǎn)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，伴隨而來(lái)的是成本高，理論上故障率增加，機(jī)械可靠性降低。因此簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行，就目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀而言，因其各自的系統(tǒng)本身存在眾多缺陷和需要改進(jìn)的地方，為了彌補(bǔ)這些缺陷而做的進(jìn)一步改進(jìn)，使得研究人員不得不犧牲機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔性。因此使得二者各自的發(fā)展并不是很暢通，尤其是4WS系統(tǒng)的實(shí)用率變得非常低。但是，獨(dú)自驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的出現(xiàn)給4WS和4WD的發(fā)展帶來(lái)了福音，迅速發(fā)展起來(lái)的兼有電動(dòng)、發(fā)電反饋和電磁制動(dòng)動(dòng)功能的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)技術(shù)和直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)使得4WS和4WD的綜合應(yīng)用成為可能，從根本上去除了限制其發(fā)展的因素——機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。再加上電子差速系統(tǒng)EDS技術(shù)漸趨成熟，在電動(dòng)汽車上使二者的綜合技術(shù)成為實(shí)用技術(shù)成為可能。就以上考慮，本文將做以下內(nèi)容：分別對(duì)4WS和4WD系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，論述其各自的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，綜合考慮二者結(jié)合的內(nèi)在因素。闡述輪轂電機(jī)技術(shù)和直線步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向力技術(shù)。及電子差速系統(tǒng)EDS在4WS4WD汽車上的應(yīng)用。采用雙軌汽車動(dòng)態(tài)模型對(duì)4WS+4WD型車進(jìn)行非線性建模研究；在限定的時(shí)間范圍內(nèi)，恒定的質(zhì)心速度和小的側(cè)滑角條件下，可以忽略俯仰和風(fēng)力，并假設(shè)左右側(cè)輪胎轉(zhuǎn)向角相同，將上述非線性雙軌汽車模型轉(zhuǎn)換為線性單軌模型。在此單軌模型基礎(chǔ)上進(jìn)行基于橫擺角速度反饋控制的仿真分析，與2WS系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，考證4WS反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和操縱性能。再在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行基于最優(yōu)控制理論的轉(zhuǎn)向角最優(yōu)控制，與2WS系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，考證4WS