毛吉偉

（江西昌河汽車有限責(zé)任公司 333000)

主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面的創(chuàng)新

毛吉偉

（江西昌河汽車有限責(zé)任公司 333000)

橫擺是車輛行駛過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，不利于車輛的平穩(wěn)行駛，甚至?xí)l(fā)交通事故。通過應(yīng)用主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛運動動力的有效控制，比電子控制方式更加可靠，并且能夠減輕車輛磨損，在提升汽車性能方面發(fā)揮了重要作用。文章分析了主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運行機(jī)制，總結(jié)了其在提升汽車性能方面所表現(xiàn)出的創(chuàng)新價值，證明了其應(yīng)用優(yōu)勢。

主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；運行機(jī)制；汽車性能

1 主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運行機(jī)制

主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向和電子轉(zhuǎn)向兩種，需對其運行機(jī)制進(jìn)行分析和了解。機(jī)械式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)向角δ之外，再增設(shè)一個疊加轉(zhuǎn)向角δ0，依靠傳感器獲得汽車的具體運行狀況，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角超過δ后，用δ0對其進(jìn)行補(bǔ)充，以滿足前輪轉(zhuǎn)向需求。具體實現(xiàn)方式是在轉(zhuǎn)向拉桿出預(yù)留±10 mm的空隙，并用線性控制器控制其移動，進(jìn)而便會有一個±3 °的疊加轉(zhuǎn)向角存在[1]。電子式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是以電信號的形式控制方向盤和轉(zhuǎn)向車輪，進(jìn)而改變車輪的轉(zhuǎn)向角，使汽車平穩(wěn)運行。在電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向傳動比是可以自由變化的，可以根據(jù)轉(zhuǎn)向需求，利用轉(zhuǎn)向作用器在方向盤上生成一個可變的附加轉(zhuǎn)向力，同時，系統(tǒng)中安裝有二級調(diào)整裝置，可以將轉(zhuǎn)向控制效果反饋給駕駛員，獲得良好的駕駛體驗。

2 主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面的創(chuàng)新

2.1 創(chuàng)新的具體體現(xiàn)

以基于DLR技術(shù)研發(fā)設(shè)計的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例，從機(jī)械式轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在實現(xiàn)強(qiáng)行脫耦和模型逆向控制兩方面。首先，對于主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的強(qiáng)行脫耦來講，分別利用傳感器和控制器，得到車輛發(fā)生橫橫擺作時的角速度以及參考值，比較兩者的大小關(guān)系，在控制子模塊對相差數(shù)值進(jìn)行分析，前輪轉(zhuǎn)向裝置會根據(jù)處理結(jié)果，結(jié)合疊加轉(zhuǎn)向角做出相應(yīng)動作，實現(xiàn)汽車的強(qiáng)行脫耦，消除路況、風(fēng)力、胎壓等因素對測量運動力的影響，進(jìn)而避免橫擺現(xiàn)象的發(fā)生。在進(jìn)行強(qiáng)行脫耦時，需要先對傳感器所得車輛橫擺角速度進(jìn)行濾波處理。而在推算車輛橫擺參考角速度時，需要對車輛實際行駛狀況進(jìn)行模擬，得到其動力學(xué)模型及線性單軌模型，以傳遞函數(shù)的形式將其表示出來。

其次，在實現(xiàn)模型逆向順序控制時，所用方法與強(qiáng)行脫耦比較接近，控制原理也是消除造成造成車輛橫擺因素的干擾，在車輛運動動力極限范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)向動作，保證車輛始終處于平穩(wěn)行駛狀態(tài)，利用車輛橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)向角，可以對調(diào)節(jié)作用器的參數(shù)大小進(jìn)行計算，并將其反饋作用到轉(zhuǎn)向前輪上，使其可以按照該參數(shù)做出動作。根據(jù)傳遞函數(shù)，可以形成規(guī)范轉(zhuǎn)向傳遞規(guī)則，確定最為理想的轉(zhuǎn)向傳遞特性。另外，為了提高方向盤的反應(yīng)速率，及時對加速度做出調(diào)整，在主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中還安裝有濾波器，來改善車輛和橫擺角速度信號。

(5)多元評價：課堂教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，每個創(chuàng)業(yè)工作坊團(tuán)隊派出成員進(jìn)行作品展示，匯報實踐成果，其他同學(xué)提出存在的問題，然后小組成員進(jìn)行頭腦風(fēng)暴、討論解決方案。最后進(jìn)行多元評價，教師根據(jù)實踐結(jié)果以及成員參與度進(jìn)行評價，同時各團(tuán)隊之間進(jìn)行互評，還可以邀請企業(yè)導(dǎo)師從行業(yè)角度進(jìn)行階段性結(jié)果評價。

2.2 創(chuàng)新效果驗證

為了驗證主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面的創(chuàng)新性，將其與電子控制效果進(jìn)行了比較分析。在分析過程中，分別用T和L表示汽車輪距和軸距，假設(shè)兩者之間存在關(guān)系為L=2T，則單側(cè)制動和主動轉(zhuǎn)向制動兩種方式，所能產(chǎn)生的最大平衡力矩M，分別為T×Fmax和2T×Fmax，其中Fmax表示路面與輪胎之間的最大附著力，則可以知道，后者是前者的兩倍。

當(dāng)輪子兩邊路面的附著系數(shù)不同時，采用電子控制方式進(jìn)行制動時，會刻意降低附著系數(shù)較高一側(cè)路面的制動系數(shù)，平衡控制力矩。采用極限思維法，假設(shè)一側(cè)附著系數(shù)為0，則對應(yīng)的制動力也為0，則表示不對車輛進(jìn)行制動，此時車輛安全性將得不到保證。如果應(yīng)用主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，便可以控制前輪向附著系數(shù)較小的一側(cè)轉(zhuǎn)向，附著系數(shù)較高的前輪獲得測量力，進(jìn)而為車輛提供了額外的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，車輛既可以正常制動，又能夠避免出現(xiàn)橫擺現(xiàn)象，保證了車輛行駛的平穩(wěn)性，大大提升了汽車性能。

3 結(jié)束語

將主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用于車輛控制中，改善了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制方式的眾多缺陷與不足，將其控制效果與電子控制效果進(jìn)行比較可知，主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升車輛行駛平穩(wěn)性及安全性方面發(fā)揮了重要作用。另外，駕駛員還可以根據(jù)二級調(diào)整裝置的反饋情況，獲得良好的駕駛體驗，提高了車輛駕駛的舒適度。由此可知，主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面，具有加高的創(chuàng)新價值，值得推廣應(yīng)用。

1.3調(diào)查所得資料采用EpiData3.0軟件進(jìn)行的數(shù)據(jù)錄入,應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,率的比較采用x2,檢驗水準(zhǔn)=0.05。

[1]喬軍委.融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究[D].河南科技大學(xué),2013：18-22.

U463.4文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

毛吉偉(1977—)，男，工程師，本科學(xué)歷，研究方向為汽車底盤開發(fā)與性能管控。