主動(dòng)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)

主動(dòng)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(guò)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(guò)應(yīng)用主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)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(jià)值，證明了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；運(yùn)行機(jī)制；汽車性能

1 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制

主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向和電子轉(zhuǎn)向兩種，需對(duì)其運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行分析和了解。機(jī)械式主動(dòng)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(gè)疊加轉(zhuǎn)向角δ0，依靠傳感器獲得汽車的具體運(yùn)行狀況，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角超過(guò)δ后，用δ0對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，以滿足前輪轉(zhuǎn)向需求。具體實(shí)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(dòng)，進(jìn)而便會(huì)有一個(gè)±3 °的疊加轉(zhuǎn)向角存在[1]。電子式主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是以電信號(hào)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(yùn)行。在電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(gè)可變的附加轉(zhuǎn)向力，同時(shí)，系統(tǒng)中安裝有二級(jí)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(yàn)。

2 主動(dòng)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(jì)的主動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)行脫耦和模型逆向控制兩方面。首先，對(duì)于主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的強(qiáng)行脫耦來(lái)講，分別利用傳感器和控制器，得到車輛發(fā)生橫橫擺作時(shí)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(duì)相差數(shù)值進(jìn)行分析，前輪轉(zhuǎn)向裝置會(huì)根據(jù)處理結(jié)果，結(jié)合疊加轉(zhuǎn)向角做出相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)汽車的強(qiáng)行脫耦，消除路況、風(fēng)力、胎壓等因素對(duì)測(cè)量運(yùn)動(dòng)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(shí)，需要先對(duì)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(shí)，需要對(duì)車輛實(shí)際行駛狀況進(jìn)行模擬，得到其動(dòng)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(lái)。

其次，在實(shí)現(xiàn)模型逆向順序控制時(shí)，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(yùn)動(dòng)動(dòng)力極限范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)向動(dòng)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(duì)調(diào)節(jié)作用器的參數(shù)大小進(jìn)行計(jì)算，并將其反饋?zhàn)饔玫睫D(zhuǎn)向前輪上，使其可以按照該參數(shù)做出動(dòng)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(shí)對(duì)加速度做出調(diào)整，在主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中還安裝有濾波器，來(lái)改善車輛和橫擺角速度信號(hào)。

(5)多元評(píng)價(jià)：課堂教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，每個(gè)創(chuàng)業(yè)工作坊團(tuán)隊(duì)派出成員進(jìn)行作品展示，匯報(bào)實(shí)踐成果，其他同學(xué)提出存在的問(wèn)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(píng)價(jià)，教師根據(jù)實(shí)踐結(jié)果以及成員參與度進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)各團(tuán)隊(duì)之間進(jìn)行互評(píng)，還可以邀請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師從行業(yè)角度進(jìn)行階段性結(jié)果評(píng)價(jià)。

2.2 創(chuàng)新效果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證主動(dòng)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(guò)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(zhǎng)=2T，則單側(cè)制動(dòng)和主動(dòng)轉(zhuǎn)向制動(dòng)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(shí)，采用電子控制方式進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，會(huì)刻意降低附著系數(shù)較高一側(cè)路面的制動(dòng)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(duì)應(yīng)的制動(dòng)力也為0，則表示不對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)，此時(shí)車輛安全性將得不到保證。如果應(yīng)用主動(dòng)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(cè)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(dòng)，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(yǔ)

將主動(dòng)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(dòng)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(jí)調(diào)整裝置的反饋情況，獲得良好的駕駛體驗(yàn)，提高了車輛駕駛的舒適度。由此可知，主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提升汽車性能方面，具有加高的創(chuàng)新價(jià)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(jì)學(xué)分析,率的比較采用x2,檢驗(yàn)水準(zhǔn)=0.05。

[1]喬軍委.融合電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的主動(dòng)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?yàn)槠嚨妆P開發(fā)與性能管控。