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4WS概述及其二自由线性数学模型建立
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概念发展历程
优缺点应用情况
什么是4WS?
汽车的四轮转向(Four - wheel Steering —4WS) 是指后轮也和前轮相似,具有一定的转向功能,不仅可以与前轮同方向转向,也可以与前轮反方向转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力作用下的操纵稳定性,改善低速时的操纵轻便性,在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整,以及减少调头时的转弯半径。
进口雷诺拉古那古贝4WS试驾
出现背景及发展历程
背景:
传统2WS转向过程中汽车的动力学响应特性却受到汽车本身结构布置和外界条件的影响程度较大,汽车的机动性和操纵稳定性都不是很理想;
随着现代道路交通系统的发展,现代汽车的速度也越来越高,高速时汽车的操纵稳定性直接关系着乘员的人身安全;
采用两轮转向方式时转弯半径较大,汽车的机动灵活性不高。
客观要求汽车具有快速跟随驾驶员指令的反应能力,于是4WS技术便应运而生!
发展历程:
4WS系统按其发展历程可以大致分为3个阶段:
1. 20世纪初至20世纪80年代---4WS系统的萌芽和初步应用
1907年,日本政府颁发了第一个关于四轮转向的专利证书;
二战期间,美国的一些军用和工程车辆采用了这种前、后轮逆相位偏转的简单机械式4WS系统;
1962年,在日本汽车工程协会的技术会议上,提出了后轮主动转向的4WS技术;
在70年代末,本田和马自达公司也积极投入4WS的开发。
2. 20世纪80年代后期至20世纪90年代---快速发展及应用时期
1985年,日本的尼桑公司在客车上应用了世界上第一例实用的4WS系统(HICAS),采用一个电子控制液压系统来主动控制后车轮的转向角度,因而比较明显地改善了车辆在中高速范周内的操纵性和稳定性。
1987年,Nissan公司又推出了HICAS的二代产品,进一步提高了它的性能。 I989年,该公司设计出SUPER HICAS系统,主要为了获得对后轮反相转向角度的主动控制,除了使用液压系统外还使用了转向轮转向角度传感器和车速传感器。
Mazda公司也于1987年研制出车速感应式4WS系统并装备轿车。
各大汽车公司和科研院所,就结构形式和控制策略提出了形式各异的4WS系统。
4WS优缺点
优点:
1)4WS汽车低速时减小了转弯半径,增强了机动灵活性;
2)中高速时由于汽车有较小的质心侧偏角和相差,移线变道将更加平滑,操作更容易,乘客感觉更舒适;
3)高速紧急避让时,车体较少甩尾,车体扫过的包络面积减少,发生碰撞的可能性减少。