汽车转向系统动力学解析
lr kr l
图4-12 汽车质心侧偏角的稳态特性
• 2) 质心侧偏角增益
s
2 lr m lf u l k 2l 2 1 Ku 2
图4-13 质心侧偏角增益与车速的关系
3) 转向盘转角
(k r l r k f l f )m 2 FS 1 u 2 FS 0 kr k f l
参数名称 整车质量 车轮半径 质心至前轴距 符 号 m r 量 纲 kg m m 参数值 1150 0.287 1.4
lf
质心至后轴距 前轮侧偏刚度 后轮侧偏刚度 绕z轴转动惯量
lr
kf kr Iz
m N/rad N/rad kgm2
• 汽车运动方程式
4-6 a) 车轮侧偏力
汽车在水平面内的运动
• 各车轮侧偏角为：
4-6 b) 车轮速度
前后轮的左右轮侧偏角分别相等，可表示为：
前后车轮被分别集中于汽 车前后轴中点而构成一假 想二轮车。
运动方程式
设前后轮侧偏刚度分 别为kf、k r，则有：
图4-7 四轮汽车的等效二轮模型
• 经过整理后得到研究汽车操纵稳定性的基 本方程式：
（4-15） （4-16）
4.3 汽车操纵动力学
4.3 .1 汽车操纵稳定性的研究方法与内容
图4-8 人—汽车闭环系统框图
4.3.2 汽车操纵稳定性模型建立的坐标系
• 4.3.2.1 轮胎与车轮的坐标系
图4-9
轮胎与车轮轴坐标系
4.3.2.2 车辆的坐标系
直线行驶性（侧向风敏感性、 侧向偏移。 路面不平敏感性）
4.1.2 转向和操纵系统动力学研究内容
汽车转向系统动力学 汽车操纵动力学
转向系统等效动力学模型 汽车转向动力学方程
汽车操纵稳定性模型建立与坐标系 基于两自由度模型的操纵稳定性分析
转向系统对汽车转向性能的影响
汽车电动助力转向系统（EPS）
图4-14 汽车前轮转角的稳态特性
4.3.3.3 汽车操纵稳定性的瞬态响应
1）用横摆角速度表示
设系统的输入δ为阶跃形式，根据二自由度的汽车运动 微分方 程，可以写成以r 为变量的形式，通常写作
m'r hr cr b1 b0
图4-15 横摆角速度时域内响应（车速20m/s）
操 纵 性 稳 定 性
转向轻便性
转弯半经
直线行驶性
最小转弯半经。
转向盘转角（维持直线行驶所需的转向盘累计转角）。
典型行驶工况（蛇行﹑移线 ﹑双移线—回避障碍）性能
极限行驶能力 回正性
转向盘转角﹑转向力﹑侧向加速度﹑横摆角速度﹑侧偏 角﹑车速等。
极限侧向加速度﹑极限车速。 回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角﹑达到剩余横摆角 速度的时间。
x(t ) Ax(t ) Bu(t )
x(t 0 ) x0
4.3.3.2 汽车操纵稳定性的稳态响应
s r 0 在稳态情况下 ，可以结合车辆 的过度转向和不足转向特性来进行解释： • 1） 质心侧偏角 如果用质心侧偏角表示汽车操纵稳定性 lf m s 的稳态特性，则可得到 1 V2
2） 用质心侧偏角增益表示
• 如用质心侧偏角增益表示，则可得传递函数为： s 1 Ts F s s s 1 2 s 1 s 2
H H
图4-16 车速20m/s下不பைடு நூலகம்K值的质心侧偏角时间历程
4.3.4 二自由度操纵稳定性仿真参数
表4-3 某车型两自由度模型中的参数
4.2 汽车转向系统动力学
• 4.2.1 转向系统等效动力学模型
等效转化
图4-1 汽车转向系统
图4-2 绕转向主销的转向系统等效动力学模型
4.2.2 汽车转向行驶动力学方程
代入
(1)
(2)
(1)、(2)可分别改写为
图4-5 单位向量的时间微分
表4-1 汽车操纵性和稳定性的基本内容及评价参量
基本内容 转向盘角阶跃输入下的稳态 响应 转向盘角阶跃输入下的瞬态 响应 横摆角速度频率响应特性 转向盘中间位置时的操纵稳 定性 评价参量 稳态横摆角速度增益—转向灵敏度﹑前﹑后轮侧偏角之 差﹑转向半径的比﹑静态储备系数。 横摆角速度波动的固有频率﹑阻尼比﹑反应时间﹑达到 第一峰值的时间。 共振峰频率﹑共振时振幅比﹑相位滞后角﹑稳态增益。 转向灵敏度﹑转向盘力特性—转向盘转矩梯度﹑转向功 灵敏度。 转向力﹑转向功。
质心速度
汽车质心侧偏角
C点加速度
图4-4 汽车在地面固 定坐标系中的运动描述
汽车在水平面内的运动
u V cos V
v V sin V
dv d V dt dt
当V一定时,有
du d V dt dt
dV d d V ( r ) i V ( r ) j dt dt dt
汽车操纵稳定性的稳态、瞬态响应
汽车操纵稳定性的频率响应特性
4.1 汽车转向与操纵动力学概述
4.1.1 汽车转向和操纵稳定性定义
1.汽车转向性能
汽车转向性能是指汽车能遵循驾驶者转向盘的输入,通过 转向系及转向车轮给定的方向,按预定轨迹行驶的能力。
2.汽车操纵稳定性
驾驶员不感到过度紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾 驶者通过转向系及转向车抡给定的方向行驶，且遇到外界 干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力，汽车的 这种性能称为操纵稳定性。
当汽车行驶时,若给转向盘某一角度，则转向轮产生 的侧偏力将绕转向主销形成回正力矩，如图4-3：
Ts ( n c )k f f k f f 2
转向盘和转向轮绕转向主销的 等效动力学方程式：
图4-3 转向侧偏力绕转 向主销的回正力矩
4.2.2 汽车转向行驶动力学方程
图4-10 车辆坐标系
4.3.2.3 惯性、车辆及中间坐标系
图4-11
惯性、车辆及中间坐标系
说明： 1.Z轴平行于ZE轴 •X轴位于包含XV轴的铅垂 平面内 1.XE轴与X轴的夹角为ψ
4.3.3 基于两自由度模型的操纵稳定性分析
4.3.3.1 汽车两自由度模型的状态空间表达
• 将转向角δ作为控制输入，因 此可以将方程写成下面的状态 空间形式 u (t ) x(t ) r 0 则可得
汽车转向系统动力学(一.二)
前后侧偏柔度
D i D ai D bi D ci D di D ei D fe D gi
评价指标
瞬态响应的品质参数
固有频率ω0
0
mu ( ak 1 bk 2 ) muI
z
L k1k 2 u L u k1k 2 mI
z
2
1 Ku
2
- 汽车转向系统动力学
28
4-2 汽车操纵稳定性工程分析方法
阻尼比ζ
m a k1 b k 2 I z k1 k 2
- 汽车转向系统动力学
22
4-2 汽车操纵稳定性工程分析方法
Dai侧向力引起的轮胎弹性侧偏角 (º /g)
侧倾外倾引起的侧偏角，(º /g)
k
D bi
k
g
侧倾外倾系数
g 一个g时的外倾角
- 汽车转向系统动力学
23
4-2 汽车操纵稳定性工程分析方法
2
2 1 arctg mua 0 / Lk 2
反应时间τ 峰值反应时间ε
0 1
2
1 arctg
2
0 1
2
- 汽车转向系统动力学
19
4-2 汽车操纵稳定性工程分析方法
频率响应特性
- 汽车转向系统动力学
汽车系统动力学第13章 转向系统动力学及控制
□ 第一节 概述 □ 第二节 转向系统振动分析 □ 第三节 四轮转向系统 □ 第四节 电动助力转向系统 □ 第五节 主动前轮转向系统
第一节 概述
转向系统的功能是遵循驾驶人的输入指令使转向轮转向,以获得 总体上的车辆方向控制。从前面的章节中可知,在车辆转向过程 中,实际获得的转向角不仅与转向系统的结构有关,还与悬架系统 的结构及其与转向系统之间的相互作用有关。本章首先简单介 绍转向系统的结构及转向几何学,然后根据转向系统动力学的分 析要求,分析转向系统的振动及其与悬架的耦合振动问题,包括一 个线性分析实例和应用分岔理论的非线性分析实例。最后,以两 自由度操纵动力学模型为例,介绍三种典型的转向控制系统:四 轮转向系统、电动助力转向系统和主动前轮转向系统。
第三节 四轮转向系统
三个不同系统的操纵动力学响应 a)转向盘转角输入 b)侧向位移对比曲线 c)横摆角速度对比曲线 d)侧偏角对比曲线
第四节 电动助力转向系统
一、概述 电动助力转向(Electrical Power Assisted Steering,EPAS)是一种由电动机提供直接辅助转矩的动力 转向系统,其系统组成如图13-26所示。电动助力转向的基 本原理为:转矩传感器与转向轴(或小齿轮轴)连接在一起,当 转向轴转动时,转矩传感器把输入轴和输出轴在扭杆作用下 产生的相对转动角位移变成电信号传给电控单元 (ECU),ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号控制电动 机的旋转方向和助力大小,实时控制助力转向。因此它可以 很容易地实现在车速不同时提供电动机不同的助力效果,保 证汽车在低速转向行驶时轻便灵活,高速转向行驶时稳定可 靠。
第三节 四轮转向系统
二、转向运动学与动力学分析 1.几何运动学分析 提高车辆低速行驶的机动性能是4WS系统最显而易见的特点。 下面以单轨两自由度线性转向模型为例,简单分析4WS车辆在 低速反向转向时的几何运动学关系。 如图13-20所示,假设4WS系统对后轮转向的控制策略为δr=ξδf(其中ξ>0,为前、后轮转向角的比例系数,公式前面的负号表 示前后轮转向方向相反),与传统的FWS车辆相比,4WS车辆在 反向转向时,车辆的转弯半径会有所减小,且减少了跟踪误差。 若假设方向相反的前、后转向角非常小,转弯半径足够大(即 R≈R0),并考虑小转角条件下的近似关系(如tanδ≈δ),则存在图 13-20所示的几何关系,即:
第五章 汽车转向系统动力学,
第五章汽车转向系统动力学问题的提出汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的运动学和动力学特性。
这一特性影响到汽车操纵的方便性和稳定性，所以也是汽车安全性的重要因素之一，因而成为汽车系统动力学中重要研究内容之一。
汽车操纵稳定性是与汽车的车速密不可分的，早期的低速汽车还谈不上稳定性的问题，最早出现稳定性的问题，是在具有较高车速的轿车上或赛车上，目前，随着车速的不断提高，轿车、大客车、载货汽车的设计都离不开汽车操纵稳定性的研究。
近年来，有许多学者研究这一问题，并取得很多成果。
操纵性不好的汽车的主要表现：1.“飘” －有时驾驶员并没有发出转向的指令，而汽车开始自己改编本方向，使人感到汽车漂浮2.“贼”－有时汽车像受惊的马，忽东忽西，汽车不听驾驶员的指令；3.“反应迟钝”－驾驶员虽然发出指令。
但是汽车还没有转向反映，转向过程反应较慢；4.“晃”－驾驶员发出了稳定的转型指令，可使汽车左右摇摆，行驶方向难以稳定，当汽车受到路面不平，或者是侧向风扰动时，汽车就会出现左右摇摆；5.“丧失路感”－正常汽车转弯的程度，会通过转向盘在驾驶员的手上产生相应的感觉，有些汽车操纵性不好的汽车，特别是在汽车车速较高时，或转向急剧时会丧失这种感觉，这会增加驾驶员操纵困难，或影响驾驶员的正确判断6.“失去控制”－某些汽车的车速超过一个临界值以后，驾驶员已经不能控制器行驶的方向。
汽车的操纵稳定性：在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
汽车的操纵性：汽车能及时而准确的反映驾驶员主观操作的能力，也就是按照驾驶员的愿望维持或改变原来的行驶路线的能力。
汽车的稳定性：汽车在外力干扰下，仍能保持或很快恢复原来行驶状态和方向，而不致丧失控制、发生侧滑或翻车的能力。
101两者的关系：操纵性的丧失常导致侧滑、回转、甚至翻车；而稳定性的破坏也往往使汽车失去操纵性，处于危险状态。
16汽车系统动力学-转向系统动力学及控制解析
Ta Km (m gm
xr ) rp
电动机助力力矩
Tm Ki Ie
电动机电磁转矩
18
16.4电动助力转向系统
关键技术 • 助力特性的概念
助力特性是指助力随汽 车运动状况（车速和转向盘 手力）变化而变化的规律。
I 直线行驶区 II 强路感区
III 轻便转向区
19
10
16.4电动助力转向系统
关键技术
• EPS对助力特性的基本要求
4) 在转向盘输入力矩达到驾驶员体力极限的区域时，
应尽可能发挥较大的助力 效果。
5) 随着车速的增高，助力应减小。 6) 符合国家标准对动力转向作用在转向盘上的动系统的组成 转向振动系统主要由转向杆系、转向轮、转向器以及悬架和簧载质量 组成。建模之前，做如下假设： 1)将转向系统简化为总体扭转刚度系数Ks表示的单自由度系统。并假 定系统质量集中于转向盘，驾驶员控制的转向盘固定不动；
K SC K SL KS 2 is K SC K SL
4) 环保性
5) 低温工作性能好
16
16.4电动助力转向系统
概述
EPS系统根据电动机助力位置的不同，可以分为：转向轴助力式、齿 轮助力式、齿条助力式三种 ：
17
16.4电动助力转向系统
电动助力转向系统建模
假定转向盘固定，以齿条所受地面冲击为 输入，并以转向盘固定不动所需的力矩为 输出。
x r ) T J C K ( g m m m m m mr m m p x 1 K g xr M xr F C xr K x ( K s r ) m m (g ) r tr r r r m rp m rp rp rp
汽车理论：汽车侧向动力学
=
−(δ
−ξ)
=
β
+
L1ωr
u
−δ
α2
= υ − L2ωr
u
=
β
−
L2ωr
u
前轮和后轮侧偏力：
FY1 = k1α1
FY 2 = k2α 2
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车线性两自由度模型
⎧ ⎨ ⎩
k 1α
L1k
1+
1α 1
k 2α
−L
2=m
2 k 2α 2
(u =
ω
I
r+
z ω& r
υ&
)
将
ωr δ
⎟⎞ ⎠S
=
u/L 1+ Ku2
δ = (1+ K ) ⋅u2 ⋅ L 保持半径不变 R
δ
K >0
K =0
K <0
现代轿车， 侧向加速度0.3g时，K ≈ 0.0024s2 m2 侧向加速度0.5g时，K ≈ 0.0026s2 m2
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
几个表征稳态响应的参数
1、前后轮侧偏角之差 (α1 −α2 )
uch =
−1 K
当 uch =
− 1 时 (临界车速 )， K
ωr δ
⎟⎞ ⎠K <0
=
∞
K ↑, uch ↓ 过多转向越大
u → uch时， 很小的δ 也会ωr (∞), 产生急转、 侧滑和翻车
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
前轮角阶跃作用下的汽车稳态响应
稳态响应的三种类型：不足转向、中性转向、过度转向
实验工况：车速 ２２.35m/s；侧向加速度 0.4g
汽车转向行驶的动力学方程
汽车转向行驶的动力学方程引言：汽车转向是指通过转动方向盘，使车辆改变行进方向的过程。
在汽车转向过程中，涉及到许多力的作用，如转向力、转向阻力、惯性力等。
为了研究汽车转向行驶的动力学特性，需要建立相应的动力学方程。
本文将对汽车转向行驶的动力学方程进行详细介绍。
一、转向力的作用在汽车转向行驶过程中，转向力起着至关重要的作用。
转向力是指由转向机构传递到转向轮的力，它使得转向轮能够改变车辆行进方向。
转向力的大小与方向盘的转动角度成正比，可以用以下公式表示：转向力 = 方向盘转动角度× 转向力系数二、转向阻力的影响除了转向力外，转向阻力也会对汽车转向行驶产生影响。
转向阻力是由转向系统的摩擦力和阻尼力造成的，它会抵消部分转向力，影响车辆的转向灵活性。
转向阻力的大小取决于转向系统的设计和质量，一般情况下，转向阻力可以通过增加液压助力装置来减小。
三、惯性力的作用在汽车转向行驶过程中，惯性力也会对转向产生影响。
惯性力是指车辆由于转向而产生的向外甩出的力，它会阻碍车辆的转向。
惯性力的大小与车辆的质量和转弯半径有关，质量越大、转弯半径越小，惯性力越大。
为了克服惯性力的影响，需要施加更大的转向力。
四、动力学方程的建立为了描述汽车转向行驶的动力学特性，可以建立如下的动力学方程：转向力 - 转向阻力 = 惯性力根据这个动力学方程，可以进一步推导出具体的数学表达式，从而研究汽车转向行驶过程中各种力的变化规律。
五、影响转向行驶的因素除了转向力、转向阻力和惯性力外，还有一些其他因素也会对汽车转向行驶产生影响。
其中包括路面摩擦力、车辆的速度、车轮的转动角度等。
这些因素的变化都会对汽车的转向行驶产生影响，需要进行综合考虑。
六、转向系统的优化设计通过对汽车转向行驶的动力学方程进行研究，可以得出一些优化设计的原则。
例如，提高转向力的传递效率、减小转向阻力、降低惯性力的影响等。
这些原则可以指导转向系统的设计和改进，提高汽车的转向性能和操控稳定性。
汽车转向系统动力学解析
汽车质心侧偏角
C点加速度
图4-4 汽车在地面固 定坐标系中的运动描述
汽车在水平面内的运动
u V cos V
v V sin V
dv d V dt dt
当V一定时,有
du d V dt dt
dV d d V ( r ) i V ( r ) j dt dt dt
当汽车行驶时,若给转向盘某一角度，则转向轮产生 的侧偏力将绕转向主销形成回正力矩，如图4-3：
Ts ( n c )k f f k f f 2
转向盘和转向轮绕转向主销的 等效动力学方程式：
图4-3 转向侧偏力绕转 向主销的回正力矩
4.2.2 汽车转向行驶动力学方程
图4-10 车辆坐标系
4.3.2.3 惯性、车辆及中间坐标系
图4-11
惯性、车辆及中间坐标系
说明： 1.Z轴平行于ZE轴 •X轴位于包含XV轴的铅垂 平面内 1.XE轴与X轴的夹角为ψ
4.3.3 基于两自由度模型的操纵稳定性分析
4.3.3.1 汽车两自由度模型的状态空间表达
• 将转向角δ作为控制输入，因 此可以将方程写成下面的状态 空间形式 u (t ) x(t ) r 0 则可得
直线行驶性（侧向风敏感性、 侧向偏移。 路面不平敏感性）
4.1.2 转向和操纵系统动力学研究内容
汽车转向系统动力学 汽车操纵动力学
转向系统等效动力学模型 汽车转向动力学方程
汽车操纵稳定性模型建立与坐标系 基于两自由度模型的操纵稳定性分析
转向系统对汽车转向性能的影响
汽车电动助力转向系统（EPS）
4.2 汽车转向系统动力学
• 4.2.1 转向系统等效动力学模型
第四节 转向系统动力学
Engine Vibration Flex Body
Complete steering Friction model
Uneven road dynamics Wheel model …… ……
1930s 1960s
1970s
Linear performance model
1990s
Nonlinear performance model
2014-07-03
吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室
3
对模型的需求
转向系统模型是描述汽车方向盘转角与方向盘回 正力矩、前轮转角之间关系的模型。转向系统模 型建立的合理性和准确性是汽车动力学仿真精度 和可信度的保证
根据驾驶员的指令输入操作车轮的转向，保证汽 车整体的方向控制
需要时刻反馈方向盘的力感的动态响应； 反映左右转向轮的相位关系，实现左右转向轮贯
2014-07-03
吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室
12
几种典型转向系统
SCFs NADS Tesis Carsim 华沙 ASCL
2014-07-03
吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室
13
SCFs
SCFs转向系统模型是由通用汽车公司 的W. Keith Adams和Richard W. Topping 于2001年提出的，利用一系列特性函数 来描述转向系统特性的模型
转向系统动力学
吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室
转向系统 由转向盘到车轮的传递系统称为转向系统
R
L
2014-07-03
吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室
2
转向系统功能
改变和保持汽车的行驶方向 一方面，驾驶员通过转向系统控制前轮转
汽车转向系统动力学性能的仿真分析
汽车转向系统动力学性能的仿真分析汽车是现代社会的必需品之一，而转向系统作为汽车最基本的控制系统之一，也是汽车安全性能最直接相关的部件之一。
转向系统的好坏对于安全行车至关重要。
在汽车设计中，转向系统的动力学性能是一个非常重要的指标，因此对其进行仿真分析可以有效地提高汽车安全性能和行驶稳定性。
汽车转向系统的动力学性能受到多种因素的影响，如转向系统的目标点、转向系统的转向角度、车辆的速度、地面的摩擦力等等。
因此，分析转向系统的动力学性能不仅需要考虑转向系统本身的特性，还要考虑车辆的实际行驶环境以及路面的状态。
为了对汽车转向系统的动力学性能进行分析，可以利用虚拟仿真技术来模拟汽车转向过程中的各项数据，并通过数据分析来得出转向系统的动力学性能指标。
虚拟仿真技术是指利用计算机模拟现实世界中各种场景和物理过程的技术，通过分析和计算来得出需要的结果。
在进行汽车转向系统的动力学性能仿真分析时，需要先构建汽车转向系统的模型，并且确定好模型的各项参数。
一般来说，模型的参数可以根据车辆的实际情况进行调整，如车辆的长度、车宽、质量、轮胎压力等等。
通过模型构建和参数的确定，可以为汽车转向系统的仿真分析提供可靠的数据。
在进行仿真分析时，需要将模型放置在特定的环境中，如模拟特定的道路、交通状况等等。
然后，将各种力和扭矩作用于模型上，以模拟汽车在实际行驶过程中的环境和载荷。
通过对模拟过程中所得到的数据进行分析，可以得到很多有价值的信息。
如汽车的行驶稳定性、转向系统的响应速度、转向优化效果等等。
这样，设计师们可以通过仿真分析来修改和优化转向系统的设计方案，以提高汽车的行驶稳定性和安全性能。
值得注意的是，汽车转向系统的动力学性能仿真分析需要借助一些现代化的仿真软件，如Msc.Adams、MATLAB、AutoCAD等等。
这些专业仿真软件可以大大提高仿真分析的精度和准确性，从而得到更加可靠的分析结果。
总而言之，汽车转向系统的动力学性能仿真分析对于汽车设计和生产来说是非常重要的。
汽车线控转向系统分析
汽车线控转向系统分析本文通过阐述汽车转向系统在汽车运行时的功能和作用,并介绍了线性转向系统的结构和性能,最后分析了线性转向系统中虚拟现实技术、人工神经网络、模糊控制等关键技术,并对2个自由度的整车动力学模型进行论述。
标签：转向系统线控转向系统0引言转向系统是与汽车主动安全性能相关的重要系统,其操纵稳定性好坏对汽车性能影响很大。
操纵性是汽车准确的按照驾驶员意图行驶:稳定性是汽车在危险工况(侧滑或横摆)下汽车仍稳定行驶。
为提高操纵稳定性,出现了ESP(电子稳定程序)、主动转向、4WS(4轮转向)等。
ESP判断产生不足转向或过度转向时相应在后轮、前轮产生制动力,产生横摆力矩即纠偏力矩。
主动前轮转向(AFS-Active front steering)通过电机根据车速和行驶工况改变转向传动比。
低、中速时,转向传动比较小,转向直接,以减少转向盘的转动圈数,提高转向的灵敏性和操纵性;高速时,转向传动比较大,提高车辆的稳定性和安全性。
同时,系统中的机械连接使得驾驶员直接感受到真实的路面反馈信息。
四轮转向的后轮也参与转向。
低速时,后轮与前轮反向转向,减小转弯半径,提高机动灵活性。
高速时,后轮与前轮同向转向,提高汽车的稳定性。
其控制目标是质心侧偏角为零。
然而这些汽车转向系统却处于机械传动阶段,由于其转向传动比固定,汽车的转向响应特性随车速而变化。
因此驾驶员就必须提前针对汽车转向特性的幅值和相位变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。
如果能够将驾驶员的转向操作与转向车轮之间通过信号及控制器连接起来,驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入自己的驾驶指令,由控制器根据驾驶员指令、当前车辆状态和路面状况确定合理的前轮转角,从而实现转向系统的智能控制,必将对车辆操纵稳定性带来很大的提高,降低驾驶员的操纵负担,改善人一车闭环系统性能。
因而线控转向系统(Steering-By-Wire System,简称SBW)应运而生。