宋凯凯▶◀……………………………………………………………………………四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析前言随着科技的进步和汽车产业的发展，人们对于车辆操纵稳定性、舒适性和安全性的要求不断提高，四轮转向（Four-wheel steering ，4WS ）作为一种有效改善车辆操纵性能的技术，吸引了国内外众多研究人员[1]。
使用4WS 技术的主要目的有：①减少车辆质心侧偏角β；②减少车辆横摆率与车辆横向加速度之间的相差；③增加轮胎横向力的裕度，使其远离饱和状态[2]。
运用4WS 技术可以有效地减小低速行驶时汽车的转弯半径，使汽车在低速时行驶更加灵活、便于泊车。
同时，4WS 技术还可以大大地改善汽等瞬态响应指标，提高高速行驶时的操纵稳定性和舒适性[7]。
Matlab 作为一种面向科学和工程计算的高级计算机语言，已成为国际科技界公认的最优秀应用软件[3]。
Simulink 是Matlab 提供的主要工具箱之一，用于可视化的动态系统建模、仿真和分析。
它采用系统模块直观地描述系统典型环节，因此十分方便地建立系统模型而不需要花较多时间编程。
并可以对系统作适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少设计系统过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目标[2]。
本文基于Matlab/simulink 对四轮转向车辆的控制系统进行了设计，并对4WS 车辆的操纵稳定性进行了仿真研究。
4WS 车辆运动数学模型4WS 车辆模型根据自由度不同可分为二自由度、三自由度以及多自由度模型。
高自由度车辆模型虽然能较好地反映出汽车的运行状况，但研究起来困难很大。
理论和实验都证明，F Y2F Y1δ2V 2a 1bavV C.Gβu ωV 1δ1a 1图1二自由度四轮转向汽车模型在正常车速的非紧急状态和小转向角情况下，包含横摆角速度和质心侧偏角的线性二自由度自行车模型能以较好的精度表征车辆转向的实际物理过程，基于它们设计的控制器能够正常工作[4][8][10]。
转向盘转角阶跃输入试验下的汽车操纵稳定性评价参数很多，这里仅用几个最常用的参数来评价汽车的操纵稳定性：
1) 横摆角速度的稳态值
0r (deg/ s )：汽车到达稳态回转时绕质心垂直轴转动的角速度。
2) 侧向加速度的稳态值
20( / )ya m s ：汽车到达稳态回转时指向汽车横轴方向的加速度。
3) 横摆角速度的峰值
maxr (deg/ s )：汽车在过渡过程中横摆角速度的最大值。
4) 侧向加速度的峰值
2max( / )ya m s ：汽车在过渡过程中侧向加速度的最大值。
5) 横摆角速度的响应时间
τ( s):转向盘阶跃输入后，横摆角速度第一次到达90%的稳态值时的时间。
值按下式确定：
式中：t s为三次试验稳定时间均值，
的稳定时间，s。
②残留横摆角速度。
上，松开转向盘3s
汽车回正性能越好，
式中：Δr为三次试验残留横摆角速度均值，
i次的残留横摆角度，
③横摆角速度超调量。
线上响应的第一个峰值超过稳态值的部分与初始值之比；横摆角速度均值按下式确定：
式中：σ为三次试验横摆角速度超调量均值，
次试验横摆角速度超调量，
④横摆角速度总方差：
设备图片由下式确定：
式中：E ri为第i次试验横摆角速度总方差，
摆角速度时间历程曲线瞬时值，（
应初始值，（°）/s；n为采样点数；Δt
2s。
2.2测试设备简介
为满足试验标准规定及测试精度，
图4低速转向回正试验的试验结果（d）侧向加速度试验曲线（右转）（f）横摆角速度试验曲线（右转）（b）方向盘转角试验曲线（左转）
（a）侧向加速度初始曲线（左转）（c）横摆角速度试验曲线（左转）（e）方向盘转角试验曲线（右转）
①残留横摆角速度绝对值Δr的评价分数：
②残留横摆角速度总方差E的评价分数：低速转向回正性试验的综合评价分数为：则该试验车低速转向回正试验项目评分如表。
