摘要:横摆是车辆行驶过程中经常出现的一种现象,不利于车辆的平稳行驶,甚至会引发交通事故。通过应用主动转向系统,能够实现对车辆运动动力的有效控制,比电子控制方式更加可靠,并且能够减轻车辆磨损,在提升汽车性能方面发挥了重要作用。文章分析了主动转向系统运行机制,总结了其在提升汽车性能方面所表现出的创新价值,证明了其应用优势。
1 主动转向系统运行机制
主动转向系统分为机械转向和电子转向两种,需对其运行机制进行分析和了解。机械式主动转向系统是以传统转向系统为基础,在转向角δ之外,再增设一个叠加转向角δ0,依靠传感器获得汽车的具体运行状况,当汽车转向角超过δ后,用δ0对其进行补充,以满足前轮转向需求。具体实现方式是在转向拉杆出预留士10 mm的空隙,并用线性控制器控制其移动,进而便会有一个±3°的叠加转向角存在。电子式主动转向系统,是以电信号的形式控制方向盘和转向车轮,进而改变车轮的转向角,使汽车平稳运行。在电子转向系统中,转向传动比是可以自由变化的,可以根据转向需求,利用转向作用器在方向盘上生成一个可变的附加转向力,同时,系统中安装有二级调整装置,可以将转向控制效果反馈给驾驶员,获得良好的驾驶体验。
2 主动转向系统在提升汽车性能方面的创新
2.1 创新的具体体现
以基于DLR技术研发设计的主动转向系统为例,从机械式转向角度进行分析,可以发现主动转向系统在提升汽车性能方面的创新,主要体现在实现强行脱祸和模型逆向控制两方面。首先,对于主动转向系统的强行脱祸来讲,分别利用传感器和控制器,得到车辆发生横横摆作时的角速度以及参考值,比较两者的大小关系,在控制子模块对相差数值进行分析,前轮转向装置会根据处理结果,结合叠加转向角做出相应动作,实现汽车的强行脱锅,消除路况、风力、胎压等因素对测量运动力的影响,进而避免横摆现象的发生。在进行强行脱祸时,需要先对传感器所得车辆横摆角速度进行滤波处理。而在推算车辆横摆参考角速度时,需要对车辆实际行驶状况进行模拟,得到其动力学模型及线性单轨模型,以传递函数的形式将其表示出来。
其次,在实现模型逆向顺序控制时,所用方法与强行脱祸比较接近,控制原理也是消除造成造成车辆横摆因素的干扰,在车辆运动动力极限范围内完成转向动作,保证车辆始终处于平稳行驶状态,利用车辆横摆角速度和前轮转向角,可以对调节作用器的参数大小进行计算,并将其反馈作用到转向前轮上,使其可以按照该参数做出动作。根据传递函数,可以形成规范转向传递规则,确定最为理想的转向传递特性。另外,为了提高方向盘的反应速率,及时对加速度做出调整,在主动转向系统中还安装有滤波器,来改善车辆和横摆角速度信号。
2.2创新效果验证
为了验证主动转向系统在提升汽车性能方面的创新性,将其与电子控制效果进行了比较分析。在分析过程中,分别用T和L表示汽车轮距和轴距,假设两者之间存在关系为L=2T,则单侧制动和主动转向制动两种方式,所能产生的最大平衡力矩M,分别为T×Fmax和2T×Fmax,其中Fmax表示路面与轮胎之间的最大附着力,则可以知道,后者是前者的两倍。
当轮子两边路面的附着系数不同时,采用电子控制方式进行制动时,会刻意降低附着系数较高一侧路面的制动系数,平衡控制力矩。采用极限思维法,假设一侧附着系数为0,则对应的制动力也为0,则表示不对车辆进行制动,此时车辆安全性将得不到保证。如果应用主动转向系统,便可以控制前轮向附着系数较小的一侧转向,附着系数较高的前轮获得测量力,进而为车辆提供了额外的转向转矩,车辆既可以正常制动,又能够避免出现横摆现象,保证了车辆行驶的平稳性,大大提升了汽车性能。
3 结束语
将主动转向系统应用于车辆控制中,改善了传统转向控制方式的众多缺陷与不足,将其控制效果与电子控制效果进行比较可知,主动转向系统在提升车辆行驶平稳性及安全性方面发挥了重要作用。另外,驾驶员还可以根据二级调整装置的反馈情况,获得良好的驾驶体验,提高了车辆驾驶的舒适度。由此可知,主动转向系统在提升汽车性能方面,具有加高的创新价值,值得推广应用。