車輛電子控制技術(shù)-第3課-四輪轉(zhuǎn)向控制課件

車輛電子控制技術(shù)講授內(nèi)容：第九章轉(zhuǎn)向控制（第3課）主講人：魯植雄教授《車輛電子控制技術(shù)》課件08八月2023Email：QQ：1607357229車輛電子控制技術(shù)講授內(nèi)容：第九章轉(zhuǎn)向控制（第3課）《車輛1208八月2023本章內(nèi)容安排第九章轉(zhuǎn)向控制第1課

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制第2課

線控轉(zhuǎn)向第3課

四輪轉(zhuǎn)向控制231七月2023本章內(nèi)容安排第九章轉(zhuǎn)向控制第1課2308八月2023一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)二、四輪轉(zhuǎn)向的類型三、汽車后輪轉(zhuǎn)向控制類型四、四輪轉(zhuǎn)向汽車模型五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法六、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向本節(jié)課的主要內(nèi)容第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制331七月2023一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)本節(jié)課的主要內(nèi)容3408八月2023能夠全面改善汽車的轉(zhuǎn)向性能，汽車在低速行駛過程中進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，使后輪與前輪反向偏轉(zhuǎn)，可以減小汽車的轉(zhuǎn)向半徑；汽車在中速行駛過程中進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，使后輪與前輪同向偏轉(zhuǎn)，可以提高汽車的轉(zhuǎn)向靈敏性；汽車在高速行駛過程中進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，使后輪也與前輪同向偏轉(zhuǎn)，可以減小汽車在轉(zhuǎn)向過程中的橫擺運(yùn)動(dòng)，改善汽車的穩(wěn)定性。一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制431七月2023能夠全面改善汽車的轉(zhuǎn)向性能，汽車在低速4508八月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車與兩輪轉(zhuǎn)向汽車相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：提高了汽車在高速行駛時(shí)和在濕滑路面上的轉(zhuǎn)向性能；駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤反應(yīng)靈敏，動(dòng)作準(zhǔn)確；在不良路面和側(cè)風(fēng)等條件下，汽車也具有較好的方向穩(wěn)定性，提高了高速下的直線行駛穩(wěn)定性；提高了汽車高速轉(zhuǎn)向的行駛穩(wěn)定性，不但便于轉(zhuǎn)向操縱，而且在進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎時(shí)，也能保持汽車的行駛穩(wěn)定性；通過使后輪轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向相反，減小了低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向半徑，不但便于在狹窄路面上進(jìn)行U形轉(zhuǎn)彎，而且在駛?cè)胲噹斓惹闆r下便于駕駛。一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制531七月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車與兩輪轉(zhuǎn)向汽車相比，具有以5608八月2023一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制二輪轉(zhuǎn)向汽車與四輪轉(zhuǎn)向汽車的比較631七月2023一、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第3課四輪轉(zhuǎn)6708八月2023機(jī)械式、液壓式、電動(dòng)式和復(fù)合式。1．機(jī)械式4WS機(jī)械式四輪轉(zhuǎn)向的工作原理是根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制，它利用后輪齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的偏心軸、行星齒輪等部件的工作來實(shí)現(xiàn)同相位和逆相位的轉(zhuǎn)向。后輪的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)只是在前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才有。后輪齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)向盤角度約為120°時(shí)，同相位轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值，然后后輪逐漸恢復(fù)直線行駛狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤角度約為240°時(shí)，后輪重新回到直線行駛狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤角度繼續(xù)增大，后輪就會(huì)向與前輪反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。該系統(tǒng)利用了隨著車速的提高，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的角度變小的操縱特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了前后輪的同時(shí)轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但它無法根據(jù)車速進(jìn)行精確地控制。二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制731七月2023機(jī)械式、液壓式、電動(dòng)式和復(fù)合式。二、四7808八月2023二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制831七月2023二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控8908八月20232．液壓式4WS液壓四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以采用液壓控制和電子控制兩種方式。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向液壓被傳到控制后輪的控制閥上，使滑閥移動(dòng)，從而控制油泵的油路把液壓傳至后輪轉(zhuǎn)向的動(dòng)力缸，實(shí)現(xiàn)液壓推動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向。后輪的轉(zhuǎn)向角還可根據(jù)行駛速度產(chǎn)生不同的液壓，當(dāng)停車時(shí)，油泵不產(chǎn)生油壓，后輪不轉(zhuǎn)向，隨著車速的提高，液壓升高，后輪便可轉(zhuǎn)向。另外還可以根據(jù)路面的阻力大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)后輪轉(zhuǎn)向角的控制。電子控制式的轉(zhuǎn)向條件是由裝在車上的角位移、角速度傳感器檢測到的轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向角速度等參數(shù)。液壓系統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向的問題是需要專門設(shè)計(jì)一套油路及密封。液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的后輪轉(zhuǎn)向角較小，同時(shí)還存在液壓油的泄露問題。二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制931七月20232．液壓式4WS二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第391008八月20233．電動(dòng)式4WS電子控制電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向的前輪就是普通的機(jī)械轉(zhuǎn)向，后輪的轉(zhuǎn)向是由裝在后輪的電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，后輪的轉(zhuǎn)向角由計(jì)算機(jī)控制?？刂坪筝喌挠?jì)算機(jī)通過檢測轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向時(shí)車身的角速度、角加速度等參數(shù)來監(jiān)視汽車的轉(zhuǎn)向狀況。它根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的操作狀態(tài)及車速，計(jì)算出后輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入脈沖電流使后輪轉(zhuǎn)向，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)視汽車狀況來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與后輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的差來實(shí)時(shí)調(diào)整后輪的轉(zhuǎn)向角。二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1031七月20233．電動(dòng)式4WS二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第101108八月2023電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有ECU、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角比例傳感器和執(zhí)行器等組成。前、后轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由機(jī)械連接。轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通過前轉(zhuǎn)向齒輪箱（齒輪齒條式）中的齒條帶動(dòng)前橫拉桿左右移動(dòng)，使前輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，使前轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過一個(gè)連接桿將轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)到后轉(zhuǎn)向器中。二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1131七月2023電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有ECU、車111208八月20234.復(fù)合式4WS可以將幾種結(jié)構(gòu)方式結(jié)合起來，形成復(fù)合式4WS系統(tǒng)，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。電子控制電動(dòng)系統(tǒng)是四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中可以進(jìn)行精確控制的一種方式，它是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)可靠，而且體積小，便于布置。二、四輪轉(zhuǎn)向的類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1231七月20234.復(fù)合式4WS二、四輪轉(zhuǎn)向的類型121308八月2023按后輪的偏轉(zhuǎn)角與前輪偏轉(zhuǎn)角或車速之間的關(guān)系不同分：轉(zhuǎn)角傳感型、車速傳感型兩種。1.轉(zhuǎn)角傳感型后輪轉(zhuǎn)向控制后輪的偏轉(zhuǎn)角與前輪的偏轉(zhuǎn)角之間存在某種函數(shù)關(guān)系。即后輪可以按與前輪旋轉(zhuǎn)方向相同方向旋轉(zhuǎn)，即同相位偏轉(zhuǎn)；也可以按與前輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，即反相位偏轉(zhuǎn)。此外，前、后輪轉(zhuǎn)向角之間也有一定關(guān)系。2.車速傳感型根據(jù)設(shè)計(jì)程序，當(dāng)車速達(dá)到某一預(yù)定值時(shí)(35-40km/h)，后輪能與前輪同方向偏轉(zhuǎn)，而當(dāng)?shù)陀谶@一預(yù)定值時(shí)，則反方向偏轉(zhuǎn)。三、汽車后輪轉(zhuǎn)向控制類型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1331七月2023按后輪的偏轉(zhuǎn)角與前輪偏轉(zhuǎn)角或車速之間131408八月2023在建立四輪轉(zhuǎn)向汽車模型時(shí)，假設(shè)：汽車只有側(cè)向和橫擺兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)；忽略縱向力和空氣動(dòng)力的作用：忽略轉(zhuǎn)向系影響，以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；不考慮車輪載荷變化引起的輪胎側(cè)偏特性變化和回正力矩的作用。四、四輪轉(zhuǎn)向汽車模型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1431七月2023在建立四輪轉(zhuǎn)向汽車模型時(shí)，假設(shè)：四、141508八月2023前輪轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角、汽車的行駛速度、汽車的側(cè)向速度、橫擺角速度、偏角、汽車質(zhì)心至前軸距離、汽車質(zhì)心至后軸距離、汽車軸距。（橫擺角速度、偏角）與（前輪轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角）的方程關(guān)系四、四輪轉(zhuǎn)向汽車模型第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制圖4．2四輪轉(zhuǎn)向汽車簡化模型1531七月2023前輪轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角、汽車的行駛速度、151608八月2023四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制目標(biāo)可歸納為：減小側(cè)向加速度與橫擺角速度之間的相位差及它們各自的相位；減小汽車質(zhì)心處的側(cè)偏角；汽車低速行駛時(shí)具備良好的機(jī)動(dòng)性，高速行駛時(shí)具有很好的穩(wěn)定性；實(shí)現(xiàn)所希望的轉(zhuǎn)向特性；抵御汽車參數(shù)的變化，保持所希望的轉(zhuǎn)向特性；在輪胎處于附著極限時(shí)，仍具備良好的響應(yīng)特性。這些控制目標(biāo)是相互聯(lián)系和相互影響的，四輪轉(zhuǎn)向的各種控制方法分別有其側(cè)重點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種新的控制理論和控制方法在不斷地應(yīng)用于四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。主要介紹比例控制、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式控制和前饋+反饋控制等。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1631七月2023四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制目標(biāo)可歸納為：五、161708八月20231．比例控制比例控制又分為前饋控制和反饋控制。后輪轉(zhuǎn)角δr取決于前輪轉(zhuǎn)角δf的大小，而汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靠駕駛員來進(jìn)行反饋控制。因此，這種系統(tǒng)能夠修正轉(zhuǎn)向以抵御側(cè)向風(fēng)和路面激勵(lì)等外部干擾。即使在松開轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向回正力矩的作用也能使四輪轉(zhuǎn)向比兩輪轉(zhuǎn)向更迅速地趨于穩(wěn)定。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制四輪轉(zhuǎn)向比例控制系統(tǒng)1731七月20231．比例控制五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制171808八月2023(1)前饋型四輪轉(zhuǎn)向控制前饋控制也稱為前輪轉(zhuǎn)向角比例控制。設(shè)前、后輪轉(zhuǎn)向角分別為式中，δ為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；n為轉(zhuǎn)向機(jī)傳動(dòng)比；K為比例系數(shù)。為了保證汽車穩(wěn)態(tài)行駛時(shí)的側(cè)偏角為零，后輪轉(zhuǎn)向角與前輪轉(zhuǎn)向角的比例系數(shù)K，應(yīng)隨汽車的行駛速度變化而變化。當(dāng)K<0時(shí)，前、后輪轉(zhuǎn)向相反；當(dāng)K>0時(shí)，前、后輪轉(zhuǎn)向相同。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1831七月2023(1)前饋型四輪轉(zhuǎn)向控制五、汽車四輪181908八月2023也就是說，利用前、后輪轉(zhuǎn)向角比例控制方法，可以設(shè)計(jì)出低速轉(zhuǎn)向時(shí)，前、后輪轉(zhuǎn)向相反；中高速轉(zhuǎn)向時(shí)，前、后輪轉(zhuǎn)向相同、且穩(wěn)態(tài)側(cè)偏角為零的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。也稱為車速感應(yīng)型4WS系統(tǒng)。這種控制方式可以使汽車在中、高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，前后輪保持相對(duì)穩(wěn)定的平衡。讓汽車的前進(jìn)方向與其車身的方向保持一致，獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向特性。在轉(zhuǎn)向初期的過渡階段，由于從一開始，前、后輪都同時(shí)產(chǎn)生側(cè)偏力，使得車身的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)早于其自轉(zhuǎn)的橫擺運(yùn)動(dòng)，與2WS汽車的轉(zhuǎn)向相比，其轉(zhuǎn)向方向的偏差要小得多。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制1931七月2023也就是說，利用前、后輪轉(zhuǎn)向角比例控制192008八月2023（2)反饋控制型四輪轉(zhuǎn)向控制反饋控制也稱前輪轉(zhuǎn)向角函數(shù)控制。前饋控制只考慮了前、后輪的比例關(guān)系，反饋控制以傳遞函數(shù)來控制后輪。設(shè)K(S)是后輪轉(zhuǎn)向角對(duì)于前輪轉(zhuǎn)向角的傳遞函數(shù)，則后輪轉(zhuǎn)向角為

利用此傳遞函數(shù)控制后輪，質(zhì)心處側(cè)偏角始終為零，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車的朝向始終與行駛方向一致、且穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)側(cè)偏角為零的4WS系統(tǒng)。稱為前輪轉(zhuǎn)向角感應(yīng)型4WS系統(tǒng)。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2031七月2023（2)反饋控制型四輪轉(zhuǎn)向控制五、汽車202108八月20232．動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式控制動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式控制分為轉(zhuǎn)向角動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和轉(zhuǎn)向力矩動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。（1)轉(zhuǎn)向角動(dòng)態(tài)補(bǔ)償前、后輪轉(zhuǎn)向角的關(guān)系為通過橫擺角速度r補(bǔ)償后輪的附加轉(zhuǎn)角，可以改變側(cè)偏角和橫擺角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的傳遞函數(shù)。因?yàn)橥ㄟ^橫擺角速度可直接檢測出車身的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，根據(jù)測驗(yàn)出的數(shù)值，對(duì)后輪的轉(zhuǎn)角也作相應(yīng)的增減，就可能從轉(zhuǎn)向初期開始，使車身方向與前進(jìn)方向之間的誤差非常小。又由于它能直接感知到汽車的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，即使有轉(zhuǎn)向以外的力（如橫向風(fēng)等）引起車身自轉(zhuǎn)，也能馬上感知到，并可迅速通過對(duì)后輪的轉(zhuǎn)向控制來抑制自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2131七月20232．動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式控制五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系212208八月2023(2)轉(zhuǎn)向力矩動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力是作用于前輪的外力產(chǎn)生的力矩，則前、后輪轉(zhuǎn)向角的關(guān)系為與前輪轉(zhuǎn)向力成比例地轉(zhuǎn)向后輪時(shí)，能改變側(cè)偏角和橫擺角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的傳遞函數(shù)，說明該控制具有反饋特性。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2231七月2023(2)轉(zhuǎn)向力矩動(dòng)態(tài)補(bǔ)償五、汽車四輪轉(zhuǎn)222308八月20233．前饋+反饋控制這里主要指前輪轉(zhuǎn)向角比例前饋加橫擺角速度比例反饋，控制后輪轉(zhuǎn)向，并且使汽車質(zhì)心處側(cè)偏角始終為零。此時(shí)后輪轉(zhuǎn)向角為通過選擇比例系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)心側(cè)偏角始終等于零，并由于反饋存在，提高了汽車抗外來干擾的穩(wěn)定性。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2331七月20233．前饋+反饋控制五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系232408八月20234．四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制前面3種控制方式，都是在前輪轉(zhuǎn)向角直接與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角聯(lián)系，然后再對(duì)后輪轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制。這從動(dòng)態(tài)意義上說，可以自由設(shè)定的只不過是一個(gè)獨(dú)立的變量。如果能夠同時(shí)對(duì)前、后輪進(jìn)行自由控制，就可以獲得與希望的特性十分接近的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)。四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制將是發(fā)展方向。主動(dòng)前后輪控制的4WS系統(tǒng)是2輸入、2輸出系統(tǒng)。使側(cè)偏角為零和橫擺角速度為一階滯后響應(yīng)的前、后輪控制規(guī)律。由此可見，通過對(duì)兩個(gè)輸入變量進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)性能的隨動(dòng)控制。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2431七月20234．四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制五、汽車四輪轉(zhuǎn)向242508八月20235.汽車四輪轉(zhuǎn)向的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制早期的四輪轉(zhuǎn)向控制器設(shè)計(jì)均是基于跟隨線性動(dòng)力學(xué)方程的假設(shè)，但由于汽車動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化，使得所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)不一定滿足實(shí)際的需要。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，如果側(cè)向加速度較大，輪胎側(cè)偏特性將進(jìn)入非線性區(qū)域，此時(shí)線性控制理論就無能為力?？紤]到汽車動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化，許多研究者試圖用其他理論(如自適應(yīng)控制和魯棒控制)來探討新的控制策略。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在四輪轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型目前發(fā)展到了幾十種之多，綜合考慮各種因素，采用遞歸BP網(wǎng)絡(luò)模型的思想，結(jié)合多層前饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了四輪轉(zhuǎn)向汽車的辨識(shí)模型。多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在隱層激發(fā)函數(shù)為Tauber-Wienar(TW)函數(shù)時(shí)，任意單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)神經(jīng)元趨于無窮大時(shí)，能完成任意所需映射。雙隱層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)在神經(jīng)元個(gè)數(shù)有限的情況下就能完成任意所需映射。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制2531七月20235.汽車四輪轉(zhuǎn)向的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制五、汽252608八月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車模型可用輸入和輸出的非線性差分方程來描述如下：

該網(wǎng)絡(luò)有五個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，通過試驗(yàn)試湊法，確定四輪轉(zhuǎn)向汽車拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第一隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)為10，第二隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)為8，五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制四輪轉(zhuǎn)向汽車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2631七月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車模型可用輸入和輸出的非線262708八月2023輸入輸出層的轉(zhuǎn)移函數(shù)為線性傳遞函數(shù)，隱層轉(zhuǎn)移函數(shù)為S型傳遞函數(shù)。可以直接根據(jù)非線性汽車模型產(chǎn)生的輸入輸出數(shù)據(jù)來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)汽車模型，使其能夠充分描述汽車的動(dòng)力學(xué)，然后再根據(jù)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型去設(shè)計(jì)和訓(xùn)練四輪轉(zhuǎn)向汽車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練框圖2731七月2023輸入輸出層的轉(zhuǎn)移函數(shù)為線性傳遞函數(shù)，272808八月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車系統(tǒng)控制框圖如右圖所示，控制系統(tǒng)的仿真可在MATLAB平臺(tái)下進(jìn)行。研究結(jié)果表明，與控制前相比，側(cè)偏角趨于穩(wěn)定，并且穩(wěn)定在0的附近，達(dá)到了4WS的控制目標(biāo)；另外隨著車速的增加，側(cè)偏角逐漸增大，這與實(shí)際情況也是相符合的。橫擺角速度也趨于穩(wěn)定，而且橫擺角速度的幅值大幅度減小，達(dá)到了4WS模型控制的目標(biāo)。系統(tǒng)中加入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器后動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好。五、汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制方法第3課四輪轉(zhuǎn)向控制第九章轉(zhuǎn)向控制四輪轉(zhuǎn)向汽車系統(tǒng)控制框圖2831七月2023四輪轉(zhuǎn)向汽車系統(tǒng)控制框圖如右圖所示，282908八月2023ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器、車速傳感器等輸入信號(hào)，可進(jìn)行如下控制。轉(zhuǎn)角控制。依據(jù)轉(zhuǎn)向角控制脈譜圖，再根據(jù)行駛車速控制主電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)角的控制。駕駛員可使用4WS模式切換開關(guān)，選擇“NORMAL”或“SPORT”模式。2WS選擇功能。當(dāng)2WS選擇開關(guān)設(shè)定在ON，且變速器被掛入倒擋位置時(shí)，后輪轉(zhuǎn)向量就被設(shè)置為零，對(duì)那些習(xí)慣于使用2WS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)倒車的人來說，可利用這一功能。防誤操作控制。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常情況時(shí)，防誤操作控制會(huì)進(jìn)行如下的處理：使駕駛室內(nèi)的“4WS警示燈”點(diǎn)亮，告之駕駛員已出現(xiàn)異常情況，同時(shí)將發(fā)生異常部位的信息存儲(chǔ)到E