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意义 。
四轮转向控制可以提高汽车低速时的灵活性，高速行驶时的稳定性。但 是传统的四轮转向控制系统大多建立在经典控制理论的基础上，对实际车辆
很难得到满意的 控制效果。 本文引入神经网络（ｒｆｉ Ｎｕ ｌ ｏ ，简 （ ｔｉａ ｅｒ Ｎ ｔ ｒ Ａ ｉ ｌ ａ ｅ ｋ ｃ ｗ 称 Ａ Ｎ 和 Ｍ ｇ Ｆｒｕ 非线性轮胎模型，设计了 Ｎ ） ａｉ ｏ ｌ ｃ ｍ ａ 神经网 络控制器，并对
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
第 １ 绪论 章
１ ． １课题研究的目的和意义
随着汽车工业的发展， 汽车的操纵稳定性日 益受到关注，四轮转向 汽车也 得到了广泛的研究。低速时，前后轮进行逆相位转向，减小了转弯半径，提高 了汽车的机动灵活性；高速时，前后轮进行同 相位转向，使汽车由于行驶方向 改变而产生的横摆角速度和侧向加速度很快达到稳态响应，改善了高速时汽车 的操纵稳定性。实践证明，４ 能在很大程度上改善汽车的操纵稳定性。 ＷＳ 四轮转向 技术是改善汽车操纵稳定性的 主要手段之一Ｏ 也是实现主动安 ｌ ， 全性的方法之一。对其的控制策略仍然是在高速时，改善横摆角速度和侧向加 速度的瞬态性能指标；低速行驶时，减小汽车的转弯半径，使汽车在低速行驶
神经网络模型进行了辨识。最后，在 ＭＡ Ｌ Ｂ平台下进行了仿真，并对在 ＴＡ
不同车速下的仿真结果进行了对比和分析。结果表明四轮转向神经网络控制
效果 良好。
关键词 汽车；四轮转向；稳定性；神经网络控制
哈尔滨工业大学 「 学硕士学位论文
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ
深入度线性模型和汽车非线性因素的基 础上，引入汽车后轮转向 对系统的影响，并增加驾驶员调节模型，建立五自 由度的汽车四轮转向非线性模型。该模型由于考虑较全面，因而更接近于汽 车转向的实际情况，具有一定的代表性。 在所建立的汽车四轮转向非线性数学模型的基础上，本文运用现代非线 性动力学稳定性理论对于深刻了解四轮转向运动稳定性的机理有着很重要的
时更 加灵活２ 进入 ０ ［ １ 。 ９年代， 现代控制理 神经网 论的 论、 络理 融入， 计算机仿
真技术在汽车操纵稳定性分析领域的应用使四轮转向技术更加成熟。
汽车在行驶过程中， 转向 运动是最基本的运动。驾驶者通过方向盘来操纵 和控制汽车的行驶方向，实现自己使车辆转向的意图。现代汽车上，转向系统 是必不可少的最基本的系统之一，其性能的优劣直接影响到汽车的主动安全性 与操纵稳定性。一辆行驶中的汽车，外界对它的作用（ 即输入） 有三个方面：驾 驶者的操作（ 通过方向 盘， 加速、制动踏板等） 、路面作用力（ 通过轮胎作用） 和 空气作用力（ 通过车身和轮胎作用） 就汽车操纵稳定性而言，驾驶者通过方向 。 盘对汽车的输入引起的响应是汽车的操纵性问题，即汽车是否听从驾驶者的指 挥， 路面和空气对汽车的输入而引起的响应是汽车的稳定性问题。 在汽车底盘中，专门用以 控制汽车行驶方向的转向 系统是与操纵稳定性关 系最为密切的系统。 现代汽车由于转向系统结构型式与控制方式等各不相同， 通过一定的方法对汽车转向系统性能进行分析与评价，是对汽车操纵稳定性进 行分析评价的一个主要部分。根据理论分析研究和大量路试表明，四轮转向能 够提高汽车转向的机动灵活性和高速行驶时的操纵稳定性，现代４ 汽车就是 ＷＳ 根据这一 指导思想研制的［ ３ １ 根据汽车转向系统动力学，分析研究转向系统性能， 从而提出 提高与改善 汽车操纵稳定性的解决办法。汽车在多数行驶状况下，前、后轮转角较小的情
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况下， 把汽车 似看成一 可以 近 个线性动力学系 ４ 通过对汽车不同 系统 统［ １ 。 转向
的比较，寻求在车辆操纵性效果、转向效应效果、抗外来干扰的稳定性效果等 方面的差异，再去改进和完善汽车的转向系统结构型式与控制方式。
四轮转向技术的提出与实际应用，引起了 人们的普遍注意。四轮转向系统 即要实现转向 所需要的 运动， 又要控制车辆的 运动与摆动，目 横向 前转向 系统 控制器的设计大部分是基于线性化车辆模型和线性控制律，忽略了轮胎的非线
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哈尔滨工业大学丁学硕 上 学位论文
摘 要
四 Ｆｕｗ ｅ ｓｅｎ，简称 ４ Ｓ 轮转向（ ｒ ｈ ｌ ｒｇ ｏ－ ｅ ｔ ｉ ｅ Ｗ） 技术是具有广阔应用前景的
先进技术，它可以提高汽车转向的灵活性，稳定性和安全性。现有的汽车转
向特性的研究多是低 自由 度的线性模型，没有充分考虑汽车转向系统所包含 的丰富的非线性因素。文章中建立了合理的四轮转向非线性模型并对其进行
Ｔ ｅ ｈ ｌｓ ｒ ｃ ＇ Ｆｕ－ ｅｌ ｅ ｎ （ＷＳ ｔ ｈ ｏ ｇ ｉ ａ ａｖｎｅ ｈ ｖ ｉｅ ｏ Ｗｈｅ Ｓｅｒ ｇ ） ｎ ｌ ｙ ｎ ａｃｄ ｅ ｔ ｉ ４ ｅ ｃ ｏ ｓ ｄ ｔ ｈ ｏ ｇ， ｉ ｈｓ ｒ ｈｐｆｌ ｕｅ ａｐｉ ｔ ｎ ｂｃｕｅ ｃｎ ｅ ｎ ｌ ｙ ｗ ｃ ａ ａｖ ｙ ｅｕ ｆｔ ｉ ｐ ｌ ａ ｏ ， ａｓ ｉ ａ ｃ ｏ ｈ ｈ ｅ ｏ ｕ ｒ ｎ ｃ ｉ ｅ ｔ ｉｐｏｅ ａｉｔ ｓ ｂ ｉ ａｄ ｅ ｏ ｔ ｖｈ ｌｓ ｒ ｇＣ ｒ ｎ ｒ ｅｒ ｍ ｒｖ ｔ ｇｉ， ｉｔ ｎ ｓｆｙ ｈ ｅｉｅ ｓ ｅｎ． ｒ ｔ ａ ｈ ｈ ｌｙ ｔ ｌｙ ａ ｔ ｆ ｅ ａ ｅ ｃ ＇ ｔ ｉ ｕ ｅ ｅ ｃ ｅ ｓ ｗ ｒ ｄ ｔ ｖｈ ｌ ＇ ｒ ｇ ｊｓｂｓ ｏ ｌｅｒ ｆ ｅｏ ｍ ｄｌ ｎ ｏｋ ｏ ｈ ｅｉｅ ｓ ｅ ｎ ａ ｕｔ ｄ ｉ ａ ｆ ｒ ｄｍ ｅ ａｄ ｅ ｎ ｅ ｃ ｓ ｔ ｉ ｒ ｅ ｅ ａ ｎ ｅ ｅ ｅ ｎ ｗ ｏ ， ｗ ｃｎ ｔ ｅ ｏｎ ｏ ｔ ａｕｄｎ ｎｎｎａ ｆ ｔ ｓ ｖｈ ｌ ｓ ｅ ｎ ｅ ｎ ｔ ａｃｕｔ ｈ ｂｎａｔ ｌｅｒ ｏ ｉ ｅｉｅ ｒ ｇ ａ ｏ ａ ｃ ｋ ｆ ｅ ｏｉ ａ ｒ ｎ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓｓ ｍ ｔ ｓ ｙ Ａ ｃｒｉ ｌ ｔ ｓ ｓ ｅ ａｌｈｄ ｅｓｎｂ ｎｎｎａ ｙｔ ｂ ｈ ｗ ． ｏ ｎ ｙ ｈ ｔ ｉ ｓ ｂｓｅ ａ ｏａｌ ｏｌｅｒ ｅ ｙ ａ ｃ ｄ ｇ ， ｈ ｓ ｉ ｉ ｉ ｅ ｔ ｒ ａ ｅ ｉ