基于侧向载荷变化的前轮独立主动转向系统性能分析

基于侧向载荷变化的前轮独立主动转向系统性能分析

前轮主动转向系统（AFS）已经被广泛的应用在车辆上，其主要作用是在车辆转向过程中对转向轮的转角进行主动调整，以保证车辆按着驾驶员意图进行转向。但在转向过程中，内侧和外侧转向轮的转角同时变化，其角度不一致，因此会产生一个侧向力，而传统的AFS对这种侧向载荷的变化情况没有进行考虑。

前轮独立主动转向系统（AIFS）提供了一种有效的解决方法，尤其是在急转弯的情况下，AIFS能够独立地调节每一个转向轮的转角，充分地利用每个转向轮与路面间的最大附着力，有效地补偿由于侧向载荷变化引起的转向不足。

主要研究了车辆在转向时若侧向载荷发生较大变化（如半载的载货车在转向过程中会产生载荷转移等）时，AIFS如何改善车辆的转向稳定性。搭建一个双轴载货车的非线性偏航模型来研究AIFS在车辆不同载荷状态下的性能，同时采用准静态流体运动模型来表征其在转向过程中由于载荷的横向移动所引起的侧向载荷、侧向力和翻转运动趋势；而该AIFS的控制策略模型是基于简单的比例积分控制搭建的，并且对不同载荷条件下的转弯过程进行了仿真验证。结果表明，无论是AFS还是AIFS均能够满足驾驶员的转向需求。若采用AFS，则车辆两侧转向轮的侧向载荷分布不平衡，内侧车轮将会先达到最大附着条件而引起车辆侧翻；而采用AIFS的车辆由于系统能够自动补偿侧向载荷的变化，因此内外侧的转向轮能够同时满足最大附着条件，充分地利用了地面的附着力，使车辆能够以更大速度进行稳定转向而不会发生车辆侧翻。

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

编译：范狄