基于側向載荷變化的前輪獨立主動轉向系統性能分析

基于側向載荷變化的前輪獨立主動轉向系統性能分析

前輪主動轉向系統（AFS）已經被廣泛的應用在車輛上，其主要作用是在車輛轉向過程中對轉向輪的轉角進行主動調整，以保證車輛按著駕駛員意圖進行轉向。但在轉向過程中，內側和外側轉向輪的轉角同時變化，其角度不一致，因此會產生一個側向力，而傳統的AFS對這種側向載荷的變化情況沒有進行考慮。

前輪獨立主動轉向系統（AIFS）提供了一種有效的解決方法，尤其是在急轉彎的情況下，AIFS能夠獨立地調節每一個轉向輪的轉角，充分地利用每個轉向輪與路面間的最大附著力，有效地補償由于側向載荷變化引起的轉向不足。

主要研究了車輛在轉向時若側向載荷發生較大變化（如半載的載貨車在轉向過程中會產生載荷轉移等）時，AIFS如何改善車輛的轉向穩定性。搭建一個雙軸載貨車的非線性偏航模型來研究AIFS在車輛不同載荷狀態下的性能，同時采用準靜態流體運動模型來表征其在轉向過程中由于載荷的橫向移動所引起的側向載荷、側向力和翻轉運動趨勢；而該AIFS的控制策略模型是基于簡單的比例積分控制搭建的，并且對不同載荷條件下的轉彎過程進行了仿真驗證。結果表明，無論是AFS還是AIFS均能夠滿足駕駛員的轉向需求。若采用AFS，則車輛兩側轉向輪的側向載荷分布不平衡，內側車輪將會先達到最大附著條件而引起車輛側翻；而采用AIFS的車輛由于系統能夠自動補償側向載荷的變化，因此內外側的轉向輪能夠同時滿足最大附著條件，充分地利用了地面的附著力，使車輛能夠以更大速度進行穩定轉向而不會發生車輛側翻。

Azadeh Farazandeh et al. SAE 2013-01-2355.

編譯：范狄