基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研究設計【LB4】

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本科生畢業(yè)設計(論文)文獻綜述 設計 (論文)題目 基于虛擬樣機技術的汽車四 輪轉向仿真研究 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 B13142 作 者 姓 名 文家麒 作 者 學 號 201322350 指導教師姓名 趙秋芳 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2017 年 2 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1．根據學校《畢業(yè)設計(論文)工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計(論文)文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。 2．文獻綜述應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內完成，由指導教師簽署意見并經所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述，閱讀的主要參考文獻應在10篇以上（土建類專業(yè)文獻篇數可酌減），其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范的要求，字數在2000字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研究文獻綜述 摘要：隨著當今社會的發(fā)展、技術的進步，道路安全得到了人們更高的重視，為了保證行車安全，汽車的操縱穩(wěn)定性也受到了重視。四輪轉向技術能提高汽車行駛穩(wěn)定性，可以提高汽車的循跡能力。原來的研究方法會花費大量成本，由于計算機技術的發(fā)展，使用基于虛擬樣機的仿真研究，能夠減少實驗成本。 關鍵字：四輪轉向；虛擬樣機；仿真 Based on the virtual prototype technology of the automobile four-wheel steering simulation research literature review Abstract: With the development of today's society, the progress of technology, road safety received more attention, in order to ensure driving safety, the car steering stability has also been seriously. Four-wheel steering technology can improve the car stability, and can improve the tracking ability of the car. The original research methods will spend a lot of cost, due to the development of computer technology, the use of simulation based on virtual prototype, can reduce the experiment cost. Key words: Four-wheel steering；virtual prototype；Simulation 1、 汽車四輪轉向仿真研究的科學意義和應用前景 隨著現(xiàn)代汽車技術的發(fā)展，汽車的行駛速度越來越快。交通安全問題成為日益嚴重的問題。在發(fā)生事故時，原來的被動安全措施不起作用，隨之產生了汽車主動安全的研究設計。汽車四輪轉向(4WS,4Wheel Steering)技術在這種情況下產生。原來的研究方法會花費大量成本，由于計算機技術的發(fā)展，產生了能節(jié)約很多的虛擬樣機的仿真研究。 二、汽車4WS的國內外研究概況 1、汽車4WS的國外研究狀況 20世紀初到20世紀八十年代。當時的人們想要設想獲得較小的車輛轉彎半徑，應用車輛主要是工程車和軍用車，采用前后輪同時反向轉向，來提高車輛機動性。1907年，4WS系統(tǒng)的第一個專利產生于日本。該結構是將前后輪轉向系統(tǒng)通過一根軸連接起來。該結構早期應用在大型車輛上。20世界八九十年代。車輛動力學研究的深入，人們認識到4WS系統(tǒng)能提高汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性，世界各大公司開始對4WS技術進行研發(fā)，日本是其中的典型代表，1985年，NISSAN公司的HICAS系統(tǒng)首次應用在乘用車上。隨后HICAS系統(tǒng)進行了更新?lián)Q代，產生了HICAS2和Super HICAS等產品，這些系統(tǒng)提高了汽車高速轉向操縱穩(wěn)定性。1987年，Mazda公司的車速感應型4WS系統(tǒng)（Takiguchi T.et al.1986）應用于轎車上。90年代末至今。隨著電控技術的發(fā)展，近年來歐美日等國家對智能交通系統(tǒng)，智能車輛公路系統(tǒng)等特大項目越來越重視。科研人員不再從單一的開環(huán)系統(tǒng)考慮，而是從人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)全面綜合地分析研究汽車主動底盤控制系統(tǒng)。，有效改善了整車的綜合性能。Delphi公司和GM公司聯(lián)合研發(fā)的電動式4WS系統(tǒng)（QUADRASTEER）最具代表性。該系統(tǒng)裝備于GM公司量產的車輛GMC 2002 Sierra Denali輕卡上，極大改善了低速的機動性。 2、汽車4WS的國內研究狀況 上海交通大學的喻凡[8]教授采用了PID控制和非線性的滑?？刂评碚?，結合了直接橫擺力矩，對汽車模型進行了集成控制。 吉林大學的郭孔輝院士對輪胎模型進行了深入的研究，提出了統(tǒng)一輪胎模型。 武漢理工大學的鐘紹華[10]教授通過建立二自由度的4WS模型，分析其對定性的影響。 四輪轉向(4WS)作為改善汽車操縱穩(wěn)定性能最有效的一種主動底盤控制技術，通過對汽車轉向系統(tǒng)的直接作用，有效地改善了汽車的轉向操縱性能和行駛安全性能。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(VSC)從提高汽車行駛穩(wěn)定性的控制目標出發(fā)，通過調節(jié)作用在車輪上縱向力的大小，在車體上產生一個橫擺力偶矩，從而糾正汽車的行駛姿態(tài)，改善汽車的轉向特性，使汽車在各種路面和各種行駛工況下都獲得良好的行駛穩(wěn)定性。 三、4WS技術的發(fā)展趨勢和前景 四輪轉向技術(4WS,4 Wheel Steering)，其主要目的是增強轎車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩(wěn)定性，改善低速時的操縱輕便性，在轎車高速行駛時便于由一個車道向另一個 車道的移動調整，以減少調頭時的轉彎半徑。上世紀80年代的本田Prelude轎車、馬自達602轎車及GMBlazerXT-1概念車都曾應用了四輪轉向技術 。 根據現(xiàn)時車速的不同，系 統(tǒng)轉向后軸具有三種轉向動作：異相、中相和同相。低速行駛時，后輪轉彎方向與前輪相反，這就是異相。中速行駛時，后輪筆直而保持中相。高速行駛時，后輪處 于正相，和前輪轉彎方向相同。在低速行駛時，異相拖曳操縱，尾部跟隨車輛的真實軌跡，比兩輪轉向更緊密。這使得在城市交通中的駕駛更容易。低速操縱時，如 倒車上船板或野營帶拖車停車時，Quadrasteer將使操縱更容易。倒拖車時。負相極大地改進拖車對轉向動作的反應，更容易使車輛就位。 從20世紀80年代末期到今天，日本汽車制造商一直延續(xù)著獨立采用四輪轉向的傳統(tǒng)。但四輪轉向受到了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)和橫向偏擺控制系統(tǒng)的威脅，這兩種裝置都能夠使四輪轉向系統(tǒng)一樣糾正轉向不足/轉向過度，而不會導致成本和重量增加過多不利影響。 日產Skyline GT-R仍在向世人證明四輪轉向是具有價值的挑戰(zhàn)性駕控特性。通過電腦輔助，日產的超級HICAS系統(tǒng)啟用了嚴密控制的直排輪剎車，這種形式可以被任何一種替代手段予以貫徹。當您面臨彎角的挑戰(zhàn)時，后輪將首先逆向轉向，以便提升初始轉向響應的敏銳度。然后，當傳感器感應到汽車回應轉向操控時，后輪將在與前輪相同的方向轉向，從而立刻導入后胎的滑動響應，這種響應可有助于調整攻彎的角度。由于電腦在監(jiān)控著整個過程，轉向過度量將一直得到抑制。所以現(xiàn)在除了一些大型卡車和賽車使用外，乘用車幾乎都沒有使用，四輪轉向技術極大地提升了大型車輛的操縱性、穩(wěn)定性、安全性及舒適性，是一項與防抱制動系統(tǒng)ABS、牽引力控制系統(tǒng)TCS相媲美的具有劃時代意義的汽車技術革命，改變了大型車輛的未來，并可望于未來的5年內成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一 四、總結 當今社會，道路交通設施不斷完善，汽車的新技術也不斷涌現(xiàn)。汽車的保有量也越多， 如何提高汽車行駛時的安全性顯得尤為重要，被動安全已經不能滿足人們的要求，主動安全 得到了人們越來越高的重視。四輪轉向技術是一種能有效提高汽車行駛穩(wěn)定性的技術，它可 以使車輛低速時改善其機動性，它可以使車輛在高速時改善穩(wěn)定性。 五、參考文獻 [1]殷國棟,陳南.四輪轉向控制技術的理論及應用研究[J].山東交通學院報.2008,6(2) :10-13 [2]郭孔輝.汽車操縱動力學.吉林科學技術出版社，1991. [3]王洪禮,張峰,喬宇.汽車四輪轉向系統(tǒng)的非線性控[J].機械強度,2003,25(2):130-133. [4]Kanai K.Design of Adaptive-Type Yaw Rate Lateral Acceleration and D-Controllers for 4-Wheel Steering Car.SICE.1998.24(4):426-428 [5]Vikas A.Willumit H.P.Use of Fuzzy-Control Concepts in Four-Wheel-Steering Vehicles.Proceedings of XXV FISITA Congress.1994.SAE Paper 945037 [6]焦峰,陳南,秦緒柏.四輪轉向汽車操縱動力學虛擬仿真分析[J],汽車工程,2004,(1):5-8 [7]崔勝民,李滿天.基于神經網絡的四輪轉向車輛控制眼就[J].哈爾濱工業(yè)大學學報,2002,34(3) [8]王輝,喻凡.基于Matalab的四輪轉向車輛操縱穩(wěn)定性仿真研究.系統(tǒng)仿真學報.第18卷第9期,2006 [9]余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992. [10]鐘紹華,肖植雄,黃妙華.4WS汽車二自由度模型操縱穩(wěn)定性分析[J].武漢汽車工業(yè)大學學報,1998,20(6):13-17. [11]李建成.汽車轉向原理.北京:機械工業(yè)出版社，2003. [12]方力.汽車轉向系統(tǒng)的綜述.哈爾濱.國防工業(yè)出版社，2008. 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日 第 4 頁 共 4 頁