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悬架与转向系统作为汽车底盘重要的两个子系统,并不是彼此独立,二者之间有着密切的联系,因此要考虑二者的耦合关系,对其进行综合控制。随着多个电子控制系统的引入,汽车底盘变得相当复杂,电子控制元件的数量也随之增多,相应地这些复杂系统出现故障的概率就随之增大,故需要对系统进行容错控制,从而保证系统能正常运行。 论文课题来源于国家自然科学基金项目。通过悬架与转向系统建模、仿真分析和转向子系统的容错控制,对悬架与转向系统的综合控制及其容错技术进行了研究。本文的主要研究工作如下: ①通过对轮胎力、动态载荷分布、运动关系的耦合及其结构参数和控制参数的耦合研究,建立了轮胎模型、转向动力学模型、悬架动力学模型。对转向系统中传感器和执行器的故障率问题进行了容错控制,并建立了传感器故障和执行器的故障数学模型,对故障进行了定性分析。 ②悬架系统中,由于轮胎的侧偏力因轮胎动载荷的变化而变化,使转向特性发生了非常大的变化,通过仿真分析得出了轮胎侧偏角刚度和垂直载荷的关系;悬架和转向系统耦合的结果有三,一、是质心侧偏角响应的超调量发生了显著增加;二、是横摆角速度响应的超调量也发生了显著增加;三、是明显加剧了车辆不足转向。主动悬架系统改善了车身侧倾,有效提高了车辆转弯过程中的安全性,降低了前内轮的动载荷,增大了后内轮的动载荷。主动悬架与四轮转向的集成控制系统,一定程度上改善了车辆的横摆角速度和质心侧偏角的响应。 ③汽车转向过程中,车轮的垂直载荷发生了侧向转移,表现为转向内侧轮胎垂直载荷减小,转向外侧轮胎的垂直载荷增加,但纵向力的总和基本不变。当轮胎转向角峰值增加时,汽车的车身侧倾角会不断变大,汽车行驶平顺性也随之不断的恶化;随着转向角的增加,汽车的侧向加速度不断变大,加大了轮胎侧滑发生的可能性,降低了汽车的行驶安全性。