一种汽车转向轮摆振控制方法

摘要

本发明公开了一种汽车转向轮摆振控制方法，其特征是通过传感器检测汽车行车车速V和整车质量mw，利用控制单元根据预设系统运动微分方程计算分析当前汽车转向轮最佳主销后倾角的大小αopt，利用执行单元实时调节转向轮主销后倾角α使其处于最佳主销后倾角状态，可以减小汽车转向轮摆振。本发明能有效解决汽车行车中发生的车轮摆振，提高汽车行驶时的操纵稳定性及安全性。

主权项

1.一种汽车转向轮摆振控制方法，其特征是按如下过程进行：a、按如下系统运动微分方程明确车速V、整车质量m_w、转向轮主销后倾角α与转向轮摆振响应之间的关系：$m_w\stackrel{··}{Y}+{4K}_{s}Y-2(F_1+F_2)=0---\left(5\right)$上式中：θ₁：左转向轮绕主销转动自由度；    θ₂：右转向轮绕主销转动自由度；前桥侧摆自由度；                       ψ：悬架以上机构侧倾自由度；Y：整车侧向自由度；                φ：转向横拉杆横摆自由度；I_t：前轮绕主销轴线的转动惯量(kg·m²)；I_x：前轮绕与其旋转轴垂直的质心主轴的转动惯量(kg·m²)i：车轮绕其转动轴的转动惯量(kg·m²)I_f：前桥侧偏绕其侧偏轴的转动惯量(kg·m²)I_u：悬架以上结构侧倾绕其侧倾轴转动惯量(kg·m²)J：横拉杆绕右梯形臂和横拉杆连接点的转动惯量(kg·m²)J₁：横拉杆绕其质心的转动惯量(kg·m²)；    m_w：整车质量(kg)；m_t：车轮质量(kg)；                        m_f：前桥质量(kg)；m_u：悬架以上机构质量(kg)                  m：横拉杆质量(kg)；K_tv：轮胎垂直刚度(N/m)；                  K_s：轮胎侧向刚度(N/m)；K_ρ：轮胎侧偏刚度(N/rad)；                 K_v：换算到绕主销的转向机角刚度(N·m/rad)；K_x：悬架刚度(N/m)；                       K：转向梯形运动副间隙处轴套表面刚度(N/m)；C_t：车轮绕主销转动的阻尼系数(N·m·s/rad)；C_v：绕主销转动的转向器阻尼系数(N·m·s/rad)；C_x：悬架阻尼系数(N·s/m)；                C：转向梯形运动副间隙处轴套表面阻尼系数(N·s/m)；n：轮胎拖距(m)                            α：主销后倾角(rad)；A：前悬架簧距(m)；                        B：前轮距(m)；L：主销延长线与地面交点至车轮对称平面的距离(m)R：轮胎滚动半径(m)；                      R₁：轴销半径(m)；r：转向梯形运动副间隙(m)；                F₁：左轮侧向力(N)；F₂：右轮侧向力(N)；                       V：车速(m/s)；V₁：横拉杆质心处速度(m/s)；               φ₁：左转向梯形臂与前桥夹角(rad)；φ₂：右转向梯形臂与前桥夹角(rad)；      l：横拉杆长度；l₁：左转向梯形臂长度；                  l₂：右转向梯形臂长度；b、按如下计算公式，明确车速V、整车质量m_w、转向轮主销后倾角α与转向轮回正力矩M_Z之间的关系：$M_Z={\mathrm{\eta m}}_f[\frac{2}{g}\frac{V^2}{D}R\sin \alpha {\cos \theta }_2+{\theta }_{2}b\sin 2\beta +\frac{1}{2}\mathrm{fc}({\cos \theta }_2-{\cos \theta }_1)]---\left(7\right)$上式中：η：转向系传动的逆效率；       g：重力加速度；D：转向直径；                  β：主销内倾角；f：轮胎滚动阻力系数；          c：主销偏距；c、实时检测当前的车速V和整车质量m_w，并应用角位移传感器检测当前转向轮的主销后倾角α，根据步骤a所述的系统运动微分方程计算得出当前车速V和整车质量m_w下汽车的摆振响应，用转向轮的角位移θ表示，将θ与预设的摆振控制目标θ_obj进行比较，同时将该车型的转向回正力矩M_Z与预设的转向回正力矩控制目标M_Zobj进行比较；在能够确保转向回正力矩M_Z大于其预设目标M_Zobj的前提下，使得转向轮的角位移θ小于其预设目标θ_obj的最大主销后倾角即为当前技术条件下的最佳主销后倾角α_opt；d、应用角位移传感器检测当前转向轮的主销后倾角α，并利用液压作动器或步进电机作为调整执行单元，将转向轮主销后倾角α调节至最佳主销后倾角α_opt。