张庭芳，张超敏，何新毅，曲志林

（南昌大学 机电工程学院车辆工程研究所，江西 南昌 330031）

1 引言

目前汽车转向系统的研究热点由传统的前轮转向（FWS）逐渐转化为四轮转向（4WS）和线控转向（SBW），与前轮转向相比，四轮转向提高了转向操纵机动性和行驶稳定性[1]；而线控转向由于取消了方向盘与转向执行机构的直接连接，具有可以自由设计转向系统的角传递特性和力传递特性的优点[2]。

对于一般意义的汽车理想转向特性而言，要求在保证汽车不会失稳的前提下，低速时具有较高的转向灵敏性和高速时具有较好的转向稳定性[3-4]。但对于采用定转向系角传动比的前轮转向汽车而言，是难以满足这种特性。

研究结合了线控转向和四轮转向的优点，提出了基于线控变传动比的四轮转向汽车最优控制策略，通过反馈四轮转向最优控制器控制变量（横摆角速度）给变传动比控制器，形成闭环控制，控制车辆不会处于失稳状态，变传动比控制器还根据车速变化来控制车辆状态，使汽车处于理想转向状态。四轮转向最优控制器不仅控制汽车横摆角速度的大小，而且控制汽车质心侧偏角基本为零，保证行驶车身姿态。对该方法进行了仿真验证。

2 线控变传动比控制策略

2.1 横摆角速度稳定范围

由于理想的横摆角速度受到路面附着条件的限制，在轮胎附着极限下，侧向力须满足式（1）：

式中：m—汽车质量；ay—侧向加速度；μ—附着系数；g—重力加速度。

当质心侧偏角很小时，车辆的横摆角速度与侧向加速度满足式（2）：