线控四轮转向系统的研究综述及技术总结
汽车线控转向系统研究进展综述
汽车线控转向系统研究进展综述一、本文概述随着汽车科技的飞速发展，线控转向系统（Steer-by-Wire，简称SBW）作为一种先进的转向技术，正逐渐受到行业内的广泛关注。
本文旨在全面综述汽车线控转向系统的研究进展，包括其基本原理、技术特点、应用领域以及存在的挑战和未来的发展趋势。
线控转向系统作为一种新型的转向技术，通过电子信号传递驾驶员的转向意图，实现了转向系统与车辆其他控制系统的全面整合。
这种技术不仅提高了转向的精确性和响应速度，还为车辆主动安全、智能驾驶等高级功能提供了坚实的基础。
因此，对汽车线控转向系统的研究具有重要的理论价值和实践意义。
本文将从线控转向系统的基本原理出发，详细阐述其工作机制和关键技术。
接着，通过对国内外相关文献的梳理和评价，全面分析线控转向系统在技术研发、试验验证以及产业化应用等方面取得的进展。
本文还将深入探讨线控转向系统在实际应用中面临的挑战，如安全性、可靠性、成本等问题，并对未来的发展趋势进行展望。
通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的了解汽车线控转向系统研究进展的平台，为推动该技术的进一步发展和应用提供有益的参考。
二、汽车线控转向系统的基本构成和原理汽车线控转向系统（Steer-by-Wire，简称SBW）是一种全新的转向系统，它取消了传统的机械连接，完全通过电子信号传递驾驶员的转向意图给转向执行机构，实现车辆的转向。
SBW系统主要由转向盘总成、转向执行总成和主控制器（ECU）三个部分组成。
转向盘总成包括转向盘、转向盘转角传感器、力矩传感器和转向盘回正力矩电机等部件。
驾驶员通过操作转向盘发出转向指令，转角传感器和力矩传感器分别检测转向盘的转角和驾驶员施加在转向盘上的力矩，并将这些信息转换为电信号传递给主控制器。
主控制器是SBW系统的核心，它接收来自转向盘总成的电信号，根据预设的控制算法计算出目标转向角度和转向力矩，然后向转向执行总成发出指令。
转向执行总成包括转向电机、转向器、转向角传感器和车速传感器等部件。
汽车四轮转向技术研究综述
汽车四轮转向技术研究综述胡红元（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海200438）李兵（联创汽车电子有限公司，上海200120）王阳阳（同济大学,上海200092）【摘要】作为线控转向技术的应用场景之一，四轮转向（4WS）技术能够改善车辆低速行驶的灵活性和中高速行驶的操纵稳定性。
文章主要从4WS结构方案、控制策略和失效容错方案3个方面进行文献综述，分析当前汽车4WS技术中的主要研究方法和成果，为进一步研发安全可靠的四轮转向系统提供借鉴。
[Abstract]As one of the application scenarios of SBW technology,four-wheel steering(4WS) technology can improve the flexibility of the vehicle at low speed and the handling stability at high speed.In this paper,the4WS schemes,the4WS control strategies and the4WS fault-tolerance designs are reviewed,the main research methods and achievements in the current4WS research are analyzed,in order to provide reference for the further development of4WS system.【关键词】四轮转向结构方案控制策略失效容错doi:10.3969/j.issn.1007-4554.2021.04.040引言随着线控技术的不断发展成熟，其在汽车上也得到更多的普及应用，线控转向、线控制动以及电子油门等已逐渐成为现代车辆的标准配置⑴O 而作为线控转向的应用场景之一，四轮转向（4WS）技术因其具备改善车辆行驶操稳性和驾驶灵活性的优势也得到快速普及。
线控四轮转向系统的结构和原理-概述说明以及解释
线控四轮转向系统的结构和原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述线控四轮转向系统是一种先进的汽车转向技术，通过控制车辆的四个轮子分别转向，实现更加灵活和稳定的转向效果。
与传统的前后轮联动转向系统相比，线控四轮转向系统可以提升车辆的操控性和行驶稳定性，同时也能够实现更小的转弯半径和更高的转向效率。
该系统通过电子控制单元（ECU）来实现对车辆转向的精准控制，根据车辆速度、转向角度、操控输入等参数，动态调整四个轮子的转向角度，从而使车辆实现更加灵敏和平稳的转向操作。
此外，线控四轮转向系统还可以根据不同的行驶状态和路况，自动调整转向参数，提升车辆的驾驶安全性和舒适性。
在未来的汽车发展中，线控四轮转向系统将成为越来越重要的技术，为驾驶员提供更加便捷和安全的驾驶体验，同时也有助于提升汽车的燃油经济性和环保性能。
通过深入了解线控四轮转向系统的结构和原理，我们可以更好地理解其优势和应用前景，为未来的汽车发展指明方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个章节的内容安排。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将概述线控四轮转向系统的基本概念和重要性，介绍文章的结构和目的，旨在引导读者对本文进行初步了解和认识。
在正文部分，我们将详细介绍线控四轮转向系统的概述、结构和原理，包括系统的组成部分、工作原理和技术特点，以及系统在汽车行驶中的作用和应用场景。
在结论部分，我们将对本文进行总结，概括线控四轮转向系统的关键信息和特点，展望其未来的发展方向和应用前景，为读者提供对该系统的深入理解和思考。
通过以上内容安排，本文将全面介绍线控四轮转向系统的结构和原理，帮助读者深入了解和掌握该技术的核心知识和应用价值。
1.3 目的目的部分：本文旨在深入探讨线控四轮转向系统的结构和原理，旨在帮助读者更好地理解这一先进的汽车转向技术。
通过对线控四轮转向系统的概述、结构和原理进行分析和解释，读者将能够全面了解该系统的工作原理和优势，从而对其应用前景有更清晰的认识。
汽车线控转向系统控制研究
汽车线控转向系统控制研究摘要：为了提高汽车线控转向系统操纵稳定性,对其控制策略进行了研究。
首先,通过分析系统运动学微分方程,采用Matlab/Simulink软件构建汽车线控转向系统的仿真模型。
设计基于车轮转角的改进滑膜控制策略,在双移线变道工况和阶跃信号转向工况下进行多次联合仿真试验。
结果表明,改进的滑膜控制具有良好的控制效果,此研究的线控转向系统可以提高车辆转向操纵的稳定性。
前言由于汽车线控转向系统取消了传统的机械连接,因此必须采用合理的控制策略来实现方向盘与转向执行机构之间的信号传输,以确保转向的准确性和安全性。
文献[1]设计了一种电机转速模型观测器,以便实时监测由于系统参数变化所带来的低频干扰,并对其进行了补偿。
文献[2]通过分析转向系统的几何结构,采用模糊自适应PID控制,有效地抑制了电流误差,提高了助力力矩的精确度。
文献[3]系统地总结了汽车线控转向系统的发展,并分析了线控转向系统的关键控制策略。
文献[4]利用BP神经网络模拟出不同工况下的转向助力矩,仿真结果表明,车辆具有良好的转向轻便性。
SBW系统工作环境较为复杂,容易受到外界干扰的影响,方向盘与转向电机之间的信号转换与传输过程的准确性尤为重要。
本次研究将建立基于前轮转角误差控制的系统模型,以改善系统控制的有效性,提高汽车线控转向的准确性。
1 线控转向系统工作原理及动力学建模1.1 线控转向系统结构与工作原理线控转向系统主要是由方向盘模块和转向执行模块组成,其组成如图1所示。
当汽车转向时,传感器将方向盘的转角、转矩信号传递到主控制器ECU。
ECU根据方向盘转角、转矩及车辆状态等信息,经计算处理后,得到转向电机驱动电流,并通过电机驱动器将其施加给驱动电机,以控制转向执行电机,输出相应的转矩,从而保证汽车稳定转向。
路感电机可以根据路面信息模拟出相应的路感信息,并通过方向盘传递给驾驶员,使其掌握车辆在路面的行驶状态,从而加强对车辆的操控。
线控转向研究现状综述
汽车线控四轮转向系统研究现状班级：研1202学号：**********姓名：***2012/12/24目录摘要 (3)前言 (4)第1章线控转向的基本结构与工作原理 (4)1.1基本结构 (4)1.2 工作原理 (5)第2章国内外研究现状 (5)2.1 国外研究现状 (5)2.2 国内研究现状 (7)总结 (11)参考文献 (12)摘要线控转向系统是一种全新的转向方式，它克服了传统转向系统由于机械连接带来的各种限制。
本文简要介绍了线控转向的基本结构与工作原理，详细介绍了基于线控的转向汽车的发展史，并分析了国内外线控转向的研究现状。
最后对线控转向的发展进行了展望与总结。
前言更加安全，更加舒适，更加便于驾驶的智能车辆已经成为当代汽车发展的一个主要目标。
传统的转向系统，无论是机械式、液力助力式、还是电子助力式，都没有改变驾驶员通过机械机构操纵转向器的方式。
由于其转向传动比往往固定或变化范围有限，汽车的转向响应特性随车速而变化，因此驾驶员必须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，才能够操纵汽车按其意愿实现转向，这在很大程度上影响了汽车的操纵稳定性和驾驶舒适性。
而线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入转向盘的转角指令，在一定的操纵稳定条件下，由控制器根据转向盘的转角、当前车辆状态等信息，依据有关控制算法确定合理的前轮转角，实现准确的转向，因而对线控转向系统(steer-by-wire 简称SBW)进行的研究逐渐兴起。
同时，四轮转向使后轮能在汽车转弯时直接参与对汽车侧偏角和侧向运动的控制，不仅可比前轮转向明显具有转弯半径小，减少转向力产生的滞后的优势，而且还能独立地控制汽车的运动轨迹与姿态。
所以，不久的将来将线控转向控制技术与四轮转向技术在车上结合势在必行。
第1章线控转向的基本结构与工作原理1.1基本结构汽车线控四轮转向系统由方向盘总成、4 个独立的转向电机、ECU、故障处理控制器及各种传感器组成。
我的四轮转向综述
车辆系统动力学
内容简介：
1、4WS概念，发展历程，优缺点，应用情况； 2、4WS转向特性，转型类型，常用控制方式 及机械实现； 3、4WS的线性二自由度建模（重点）； 4、4WS的控制策略； 5、4WS的国内外研究现状、目前存在的问题 及发展趋势。
第一节
4WS概念 优缺点
第二节
4WS转向特性 常用控制方式
转向类型 机械实现
4WS 汽车通常是在前轮转向系统的基础上，在汽车的后悬 架上安装一套后轮转向系统，并采用适当的控制策略，使得汽车 在前轮转向的同时，后轮也参与转向，达到提高汽车机动性和操 稳性的目的。
2.1 基本组成：
液压式4WS 系统
2.2工作原理
典型液压式4WS 系统主要由前轮转向系统、传感器(如转向角度传感 器、车速传感器、横摆角速度传感器等) 、ECU、后轮转向执行机构和后 轮转向传动机构等组成。
2014讴歌RLX
AWS(全轮精准转向技 术)： PAWS(全轮精准转向技术) 英文全称为“Precision All Wheel Steer”，该系统在 左右后悬挂中配置电控执 行器，与动力总成系统、 EPS、VSA等的行驶信息 进行协调控制。全轮转向 主要是指后轮转向， PAWS(全轮精准转向技术) 最大的突破是可随意独立 控制后轮束角(后轮左右轮 转向角)的变化。
缺点：
1） 低速转向时,汽车尾部容易碰到障碍物。
2） 实现理想控制的技术难度大。 3）转向系统结构复杂、成本高。 4）转向过程中,阿克曼定理难保证。
1.4 4WS系统的应用
94款本田Prelude
97款三菱3000GT
最新配备4ws的汽车
新一代保时捷911turbo（配四轮转向系统）最新效果图 将会在2014月的底特律车展上首发亮相
线控四轮转向系统的研究综述及技术总结
汽 车 线 控 四轮转 向系 统 由方 向盘 总 成 、 独 ４个 立 的转 向 电机 、Ｃ 故 障处理 控制 器及 各种 传感 器 Ｅ Ｕ、 组成 。方 向盘总成 包 括方 向盘 、 向盘转 角传感 器 、 方
式 ，都 没 有改 变驾驶 员通 过 机械机 构操 纵转 向器 的 方式 。由于其转 向传动 比往往 固定 或变 化范 围有 限 ， 汽车 的转 向 响应 特性 随车速 而变化 ，因此 驾驶 员必
８
技 术纵横
轻型 汽 车技 术
２ １ （ ／ 总 ２３２４ ０ ２ ５ ６） ７ ／ ７
蔽 ， 自动进行 稳定 控制 ， 汽车尽 快地恢 复 到稳 定 而 使 状态 。其结 构 图如 图 １ 示 。 所
奔驰 公 司 于 １９ 开 始 了前 轮线 控 转 向 系统 ９ ０年
的深人研究 ｌ ｌ Ｉ ，并将其开发的线控转 向系统安装于 Ｆ Ｏ Ｃ ￣ｉｇ的概 念 车上 。德 国凯 撒 斯 劳滕 （ａｓｒ ４Ｏ ａ ｎ Ｋｉ — ｅ
极 进行 了线控转 向系统 的开发研 究 。 ２０ 年 的第 在 ０１ ７ 届 Ｅ内瓦 国际汽 车展 览 会 上 ，意 大利 的 Ｂ ｒ ｎ １ ｔ ｅｏｅ ｔ
汽 车设 计 及 开 发 公 司展 示 了新 型概 念 车 “ Ｉ Ｏ ＦＬ ”，
转 向数据 ，然后通过数据总线将信号传递给车上的 Ｅ Ｕ， 从转 向控 制 系统 获得 反馈命 令 ； 向控 制 系 Ｃ 并 转 统 也从 转 向操纵 机构 获得 驾驶员 的转 向指令 ，并从
线控转向系统模型 该模型忽略 了侧滑 ， 以很好 ， 可 地控制 横摆 角速度 ， 保持 不足转 向的特性 ， 并 有效 地
轻 型汽 车技 术
线控四轮转向系统理想角传动比的研究
传动转向系统灵敏度为：
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１ 线控 转 向系统及其理 想角传动 比
１１ 线控转 向 系统原 理 ．
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线 控转 向系 统如 图 １ 示 ，连接 转 向盘 与转 所
其 稳 性 数Ｋ （ 中 定 因 ： 芒一 ） ＝
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参考 文献 １ 喻 凡 ， ． 系统 动 力学Ｉ ． ： 械 林逸 汽车 Ｍ】 北京 机
工 业 出版 社 ，０ ５ ２０ ．
示 ， 车在高 速时 ， 汽 经过一 定 响应 时间达 到稳 态后 具 有相 同 的横 摆 角速度 ，减少 了因驾驶 员驾 驶 习 惯不 同对操 纵稳定 性 的影 响 。 ６ 出 ， 图 看 仅用 理想 角传 动 比难 以使 汽 车高 速时具 有相 同的侧 向加 速 度， 需要研 究 力传 动 比或 者力 、 角综合 反馈 控 制策 略 以进一 步改善 车辆操纵 稳定性 。
的关系
２ 技 术纵横 ２
轻 型 汽车技 术
２ １ （ ／ 总 ２ ５２ ６ ０ ２ ７ ８） ７ ／７
嚣 霆 强
图 ５ 横响 应
由图 ３ 图 ４ ， 、 知 汽车在低速时采用 固定角传 动 比， 向灵敏度随车速变化而变化 ， 转 避免了低速 时灵 敏度过 高带来 的汽 车难 以 “ 驭”的现象 。 驾 高
速 时采 用可变 角传 动 比 ，转 向灵敏 度不 随车 速 的
变化 而变化 ， 车具 有 良好 的操 纵稳定 性 。 ５显 汽 图
定 程度 上改善 了车辆高 速时 的操 纵稳定 性 ，但 还 需 要建立 人 一车 一路 闭 环系统 ，进 一步完 善 理想 角传 动 比的优 化设计及 其评价 指标 。
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线控四轮转向系统的研究综述及技术总结
近年来，随着科技的不断发展，机器人技术已经发展成为一个非常热门的领域。
其中，线控四轮转向系统技术的研究已经受到了越来越多的关注。
本文旨在对此类技术的研究进行综述，并对其中几种典型技术进行总结和探讨。
一、线控四轮转向系统的定义与特点
线控四轮转向系统是机器人的一个重要部件，主要用于控制机器人的行驶方向。
它的主要特点是与车辆发动机并无直接的机械连接，而是通过电子线控系统实现转向的控制。
二、线控四轮转向系统技术的发展历程
线控四轮转向技术最初出现于上世纪70年代后期，当时主要用于汽车的制动系统中。
到了80年代，此技术开始向轮胎转向控制领域扩展，成为了轮胎转向控制系统不可或缺的组成部分。
而随着数字化技术的不断发展，线控四轮转向系统的精度和速度得到了大幅提升。
三、线控四轮转向系统技术的类型
1. 前轮转向类型：该类型的系统将前轮作为控制方向的主导部件，能够实现车辆的小半径转弯。
但是在高速行驶时显得力不从心。
2. 后轮转向类型：该类型的系统将后轮作为控制方向的主导部
件，能够在高速行驶时实现更好的稳定性。
3. 四轮转向类型：该类型的系统能够实现前、后轮同时转向，从而大幅提高车辆的操控性和稳定性。
四、线控四轮转向系统的优缺点
线控四轮转向系统的优点主要体现在其能够提高车辆的操控性，减小车身侧倾，提高车辆的稳定性和安全性。
缺点在于其成本较高，而且维护和保养相对困难。
五、结论
线控四轮转向系统技术的研究是现代机器人技术的重要组成部分，其可以提高机器人的行驶稳定性和操控性。
但是目前该技术在成本和维护等方面还存在问题，需要进一步的研究和探索。
在今后的研究中，我们希望能够不断地完善技术，提高其的可靠性和实用性。
六、线控四轮转向系统技术的应用领域
线控四轮转向系统技术的应用领域非常广泛，主要包括汽车制造、机械制造、工业自动化等领域。
在汽车制造领域中，四轮转向技术已经逐渐普及，许多高端品牌的汽车甚至都将其作为标配。
在机械制造领域，该技术也广泛应用于重型机械制造领域，如挖掘机、铲车、架桥机等。
在这些机器中，四轮转向技术可以大幅提高这些机器的转弯半径，从而提高操作的效率和安全性。
在工业自动化领域，线控四轮转向系统的应用也越来越广泛。
使用四轮转向技术的机器人能够完成更加复杂的任务，从而提高生产效率，降低劳动强度。
七、技术总结
虽然线控四轮转向系统技术的发展历程已经非常漫长，但是在应用上还存在一些需要解决的技术问题。
其中，成本和维护问题是广大用户最为关注的问题。
因此，对于该技术进行优化和改进非常有必要，在降低成本和改善维护质量的同时，提高技术的可靠性和实用性。
此外，四轮转向技术的发展还面临着一些相关技术的挑战，如轮胎的设计、电子控制系统和传感器技术等。
因此，解决相关技术问题，是推动线控四轮转向系统技术不断发展的重要保障。
八、结语
总之，线控四轮转向系统技术是机器人技术不可或缺的组成部分，其应用领域广泛，效果明显。
因此，在今后的研究中，我们应该不断探索和完善该技术，在提高生产效率和安全性的同时，降低成本，使该技术更好地服务人类。
针对以上技术问题和挑战，科学家们正在进行不断的研究和创新。
其中，一项重要的研究方向是提高四轮转向系统的性能和精度。
通过引入先进的机器视觉技术和高精度传感器技术，并借助于强大的计算机算力，提高系统的位置测量精度，从而保证了四轮转向的精度和稳定性。
另一个研究方向是针对成本和维护问题进行优化。
如通过采用更为智能的控制系统优化设计，降低系统成本。
此外，专业化的维护服务以及对设备的定期检修和维护，都能够极大地降低设备因故障而出现的停工时间和维修成本。
未来，随着技术的进一步发展和成熟，线控四轮转向系统技术必将进一步推进，发挥更为重要的作用。
在汽车制造业中，
4WS技术已经不再是高端品牌和豪华车的专属配置，其将逐
渐普及到更多的车型中，为驾驶者提供更出色的驾驶体验。
在工业制造领域，四轮转向技术将不断拓展应用领域，减少传统单轴/双轴构型机器人的缺点，提高机器人在生产线中的灵活
性和效率。
综上所述，线控四轮转向系统技术的发展潜力巨大。
随着科技的不断发展和创新，它将在更多的领域得到应用，为人类创造更加美好的未来。
四轮转向技术，是一种通过控制车轮的方向和转角，提高车辆操控性和行驶稳定性的技术。
线控四轮转向技术的推出，为整个行业带来了一次重大的技术革新，其应用领域包括汽车、军事、铁路、工业制造等领域。
然而，与此同时，四轮转向技术也面临着不少技术问题和挑战。
如四轮转向机构复杂、成本过高，对精度和稳定性的要求较高等问题，为四轮转向技术的普及和应用带来了一定的限制。
针对这些问题，科学家们正在通过引入先进的机器视觉技术、高精度传感器技术以及智能化控制等手段加以解决。
未来，线控四轮转向技术必将迎来更广泛的应用，为人类创造更加美好的未来。