1、影響車輛動態運動的前懸掛的外傾角的控制摘要 本文提出了一種新的電子外傾角的懸掛裝置，其中懸架幾何結構，而不是剎車，駕駛扭矩被控制來提高轉彎性能。新的外傾角機制提供了雙橫臂式懸架。車輛模型被用來建立用于所述外傾角機構的控制策略。引用的偏航率導出以使控制輸入。要開展全車的控制仿真，使用了ADAMS / Car和MATLAB / Simulink。魚鉤模擬的結果表明，該機制減少了外傾角的產生和降低外傾推力。這使得車輛移動相當容易。單變道仿真表明外傾角這一變化很小而且它有助于提高短轉彎和快速直線前進的能力。關鍵詞：車輛動力學 電子主動懸架 外傾角 處理性能1介紹 發動機，輪胎，和懸浮是決定該車輛性能的

2、重要組成部分。最近幾年，關于車輛運行狀態的信息是通過收集電子控制單元（ECU），使車輛克服危險的情況下通過適當的控制邏輯。Bong et al. 1已經研究了智能扭矩分配控制的四輪驅動車。Song et al.2進行電子穩定程序的性能評價（ESP），用于在拐角處提高橫向穩定性系統。Zhange et al. 3中使用的定量反饋理論開發主動前輪轉向系統（AFS）。該電子穩定控制系統（ESC）給出了車輛的橫向穩定性通過各獨立的控制嚴格的條件制動。 ESC給出了苛刻的條件和良好的性能低摩擦路面的條件，但在速度降低，并且操作過程中的舒適度降低。連續阻尼控制中心（CDC）使用半阻尼系統，提高了騎行的能力

3、，但在路況不佳時對橫擺率控制影響不大4。車輛行為的要求與輪胎性能也變得復雜。輪胎制造商應為每一個新的汽車制定獨家輪胎由于懸浮的特征，因為諸如彎度角和前束角這些懸浮特性有在輪胎比對而導致輪胎的損耗約束的潛力。而車輛轉彎時，側向力使用。橫向加速度隨之增加側傾角，外傾角傾斜往外部的方向，這減少側向力，并最終限制輪胎性能為好。如果外傾角直接控制，該車輛可以使大部分的輪胎潛力。這是基本的可變彎度原則，最大限度地提高汽車的概念的操控性能。如果在激活的外傾角懸浮機制的情況下，該處理性能可以增強速度不像ESC的損失。 Isao et al. 5提出了一種可變彎度懸架模型以提高車輛的操控性能。他們建議的雙關節式

4、懸架是無法控制算法可變彎度停牌。在這項研究中，我們開發了一種新的活動外傾角懸掛機制稱為“汽車模型”，它控制外傾角前懸架的角度。要驗證活動的外傾角懸掛機制，要實施魚鉤和單變道模擬的方式。 ADAMS /汽車項目的使用來進行整車仿真。自行車模型被用來使控制算法。ADAMS /控制仿真在MATLAB / SIMUlink-進行鏈接環境。本文的結構如下。第2節提出并描述了一種新的電子外傾角懸架機構。控制算法外傾角幾何顯示在本節3，全車模擬在第4節進行說明。最后，結論在5部分呈現。 圖1.生成外傾角的概念 圖2.齒條-小齒輪型的活性外傾角機理 圖3.活動外傾角懸掛采用齒輪組2.活動外傾角懸掛 當連接機架

5、和上控制點臂移動沿著縱向方向也就是車輛的移動方向，所述外傾角為生成圖1。在建議的機制中，許多齒輪用于制造平移位移隨著生長方向。如圖中3所示，旋轉致動時器旋轉，在上臂的舉動在縱向兩個環節方向移動。然后上臂傾斜到機箱和外傾角產生。懸浮類型是雙橫臂式，并且上控制臂被更正為使由旋轉電機帶動的活性外傾角的角度。運動學前懸掛采用可變彎度暫停圖示于圖4。前懸的自由度列于表1中所提出的電子外傾角懸架機構有3個D.O.F.如凹凸/反彈、轉向角和外傾角。變量的概念外傾角控制示于圖5。轉向車輪角度和車速傳送到ECU來計算正確的外傾角。然后，制動器操作來使可變外傾角。表一自由度的計算坐標15 bodies x 6 c

6、oords./body = 90 coords. 限制4 spherical x 3 const./joint = -12 coords.3 translationalx5 const./joint = 15 coords.7 revolute x 5 const./joint = -35 coords.3 universal x 4 const./joint = -12 coords.7 coupler x 1 const./joint = -7 coords.1 ground x -6 const./joint = -6 coords.DOF 3DOF 圖4 動力學圖片 圖5 外傾角控制原

7、理3.控制算法主動外傾角 3.1車輛模型在2自由度線性模型代表了側向簡單且準確地將車輛的運動。圖6顯示出2自由度線性車輛模型。如果縱向輪胎力被忽略，而縱向速度是恒定的，該系統方程如下6：mvx ( +)=2Fyf+2Fyx (1)Iz=2IfFf+2Iy+2Iyx (2)線性化車輛系統中，如果所述滑移角小，則橫向輪胎力可以表示為方程（3）。F yf=Cf f ,F=Cf f (3) 圖6 車輛模型 前后懸架的滑移角可表示如下： （4）這些公式最終代表如下： （6） （7） ，2 （8）3.2引用偏航率和控制策略估算 在車輛模型中，當車輛行駛在穩態狀態轉彎，引用的橫擺率可以計算為式（10）通過施

8、加穩態條件如等式（9）狀態方程。 （9） （10） 當前引用的當前速度和轉向角模型被用來計算所引用的橫擺率7。因為引用的橫擺率的估計方程的計算方法是忽略了道路狀況，引用的橫擺率是在高摩擦狀態的道路上計算的。但是，在低摩擦狀態下，當被引用的橫擺率超過橫向加速度的極限時，橫擺率中的最大橫向加速度被設定為最大橫擺引用率。 圖7 外傾角控制策略 圖8 整車模型 圖7表示外傾角控制策略。被引用從橫擺率和轉向角傳感器的信號的橫擺率被計算。所引用的橫擺率與車輛橫擺率進行比較。控制輸入成比例的誤差是施加到有源外傾角機理。4.整車模擬4.1Fishhook模擬 圖8表示出了完整的汽車模型。前懸架是有主動外傾的雙

9、橫臂式機構和后懸掛的是雙叉骨類型。ADAMS /用戶模板是用來做變量外傾角懸掛在ADAMS /汽車模型。總的自由度為25。在這項研究中，魚鉤和單變線的測試被執行。魚鉤試驗用于評估的翻轉穩定性。車輛啟動在3550的入口速度英里每小時，并通過快速的轉向輸入給出-270°，然后通過快速轉向輸入在相反方向進行與-540°如圖9圖10表示在所使用的轉向角輸入這項研究中。車輛速度為70公里/小時，轉向角速度分別是600度/秒和750度/秒。圖11表示的軌跡和上部分顯示了彈道失控的汽車。當車輛不具有控制外傾角，車輛漂移，因為它失去其穩定性。受控車有外傾角小于非控制汽車模型，如圖13和14

10、。 圖9.魚鉤檢驗規則（NHTSA） 圖10魚鉤轉向輸入 圖11.車的軌跡 圖12.車的路線 圖13.在魚鉤左輪的外傾角 這個研究中，初始前外傾角為-0.5°，當轉向輸入被施加于前輪，負載轉移發生，和轉彎外輪具有負外傾角和內輪具有正外傾角。然后，轉彎力增大，由于外傾推力。在這種情況下受控車，外傾角產生也減少和外傾橫向推力減小。這使得車輛的移動相當容易。控制汽車的橫擺率顯示了穩定的趨勢，但非控制車顯示了漂移出運動，如圖15所示。因此，非控制的汽車側滑角迅速增加如圖16，側傾角和橫控制汽車的加速度小于非受控較小汽車。表1列出了最大和最小的偏航值率，側傾角和橫向加速度控制和非控制汽車。注意

11、橫擺率之間的差控制，并且非控制是最大的。 圖14魚鉤處右輪的外傾角 圖15魚鉤處車的偏航率表2最大和最小的橫擺率，側傾角，橫加速關合作在魚鉤模擬。 組件 非控情況下 控制情況下 最大值 最小值 最大值 最小值偏航（度/秒） 58.72 -26.92 28.22 -19.26旋轉（度） 3.76 -4.56 2.60 -3.91Lat. Acc. (g) 0.85 -1.00 0.61 -0.89 圖16.魚鉤處汽車側滑角 圖17.魚鉤處汽車的旋轉角 圖18.魚鉤處汽車橫向加速度 圖19.轉向輸入單行道變化 圖20.單行道變化的軌跡 圖21.汽車路線在單巷變化的模擬 根據上述結果，在非控制汽車的

12、情況下，當魚鉤輸入被施加到轉向系統，該偏航率和側滑角增加和不穩定性的增加。4.2單變道仿真單個車道變換試驗用于評估避免障礙的表現。在這項研究中，速度是60公里/小時和轉向角的180度在2秒被應用。圖19表示轉向角輸入。圖20和21示出了車的軌跡和路徑。圖22和23分別顯示了外傾角的受控之間的比較和左右輪在非控制汽車單變線的模擬。根據上述結果，在受控車的情況下，外傾角的變化是小的，它有助于短過彎和快速的直線前進的能力。圖24-27顯示偏航率，側滑垂釣者，側傾角和橫向加速度。表3列出了最大和最小橫擺率，側傾角，和橫向加速度。表3最大和最小的橫擺率，側傾角，橫加速在單變線的模擬。組件 非控情況下 控

13、制情況下 最大值 最小值 最大值 最小值偏航（度/秒） 35.68 -35.19 26.24 -26.11旋轉（度） 4.02 -4.08 3.13 -3.12Lat. Acc. (g) 0.90 -0.92 0.72 -073 圖22.左車輪的外傾角單行道的變化 圖23.對車輪的外傾角單行道的變化 圖24.車的偏航率在單車道變化 圖25汽車的單車道變側滑角 圖26.汽車的單車道改變側傾角 圖27.橫向加速度在單車道的變化。控制汽車的橫擺率顯示了小幅度圖如圖24。因此，側滑角如圖25所示的最小值。請注意，側傾角和控制汽車的橫向加速度具有小于非控制汽車。表2列出了最大和最小的橫擺率，側傾角和反對

14、的橫向加速度值受控和非受控的汽車的控制峰值車小且其差別是約20。5.結論本研究開發了一種其控制前懸架的外傾角名為車輛新模型機制。懸架幾何結構，而不是剎車或驅動力矩被控制以提高轉彎性能。魚鉤模擬和單變道仿真結果證實的是，當汽車模型，用于控制外傾角而被使用時，外傾角產生降低并且外傾橫向推力減小。此外，外傾角的小改變角度有助于短期過彎和快速的直前鋒的能力。這使得車輛的舉動直線前進容易。所提出的自行車模型啟用了遙控車通過提高偏航系統來表現出比被動車更好的效果，橫向加速度和動態行為。經過數次額外的測試，有可能使用于所提出的機器人，甚至在真正的汽車上。鳴謝 這項工作是由“人力資源人員開發支持發展中心經濟區

15、主導產業”親拍攝對象，教育部，科學技術部（MEST）和韓國國家研究基金會（NRF）。名詞解釋-：車體滑移角度（rad）：橫擺率（rad/s）Fy：車輪的側向力（N）Fx：車輪縱向力（N）f：在前輪轉向角（rad）lf：C.O.G和前軸之間的距離（m）L:C.O.G和后軸之間的距離（m）L：軸距(l=lf+lr)(m)Cf：轉彎前輪的剛度（N/ m）C：后輪側偏剛度（N/ M）x：縱向速度（(m/s）y：橫向速度（(m/s）參考文獻1 W. J. Bong, Y. K. Kim and H. C. Lee, AWD vehicle simula-tion with the intelligent

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