This paper presents an optimal performance of rear wheel steering vehicle for maneuverability. The maneuverability of vehicle is evaluated in terms of yaw rate, body slip angle and driver input. The maneuverability of vehicle can be improved by rear wheel steering system. To obtain optimal performance of rear wheel steering vehicle, the optimal control history is designed. The high dimensional trajectory optimization problem is solved by formulating a quadratic program considering rear wheel steer input. To evaluate handling performance 7 degree-of-freedom vehicle model with actuation sub-models is designed. A step steer test is conducted to evaluate rear wheel steering vehicle. A response time, a TB factor, overshoot, and yaw rate gain are investigated through objective criteria, assessment webs. The handling performance of vehicle is evaluated via computer simulations. It has been shown from simulation studies that optimal controlled rear wheel steering vehicle provides improved performance compared to others.
A study of the guideway vehicle was made for a comparison of ride stabilities between its two primary steering types; one is the front wheel steering and the other the front-rear wheel. A numerical model as a closed loop system was built for an investigation of various factors to have an influence on the vehicular critical speed which is closely associated with ridabilities. It was shown that dynamics stabilities of the front steering type was much better over a large value of steering gain and the longer distance between front axle and guide link for both types provided better stabilities as well. A large steering gain ratio of the front to the rear significantly plays an important role in an improvement of stability in the front-rear steering. To observe a qualitative trend on stability behaviors, the root locus was obtained by considering a time lag which may be frequently caused by the complicated steering mechanism. In performing so, the appropriate selection of steering gain had a greater effect on the front-rear steering vehicle far more ride comfort. In addition, the dynamics model proposed here can be utilized for a more accurate evaluation on the vehicle design in lateral or yawing absorber and moreover expanded for the analysis of independent four-wheel steering vehicle.
This paper is to study a comparison of ride stabilities for the guideway vehicle between its three primary steering types; the front-rear wheel steering type, tile independent wheel steering and the front wheel steering. A numerical model were built to investigate various factors to have an influence on the vehicular stability. It was shown that dynamic stabilities of the three types were dependent on the steering gain ratio of front wheel steering to rear. The front-rear wheel steering type was more stable for the value of positive steering gains and the shorter distance between front axle and guide link showed better stabilities. On the contrary, the independent wheel steering was more stable for the value of negative gains and the longer distance between front axle and guide link showed better stabilities. Ride characteristics of he front wheel steering seemed to be found midway. Ride behaviors due to time delay from front steering to rear were very different from steering type to type.
In this paper, we address vehicle modeling and dynamic analysis of four wheel steering systems (4WS). 4WS is one of the devices used for the improvement of vehicle maneuverability and stability. All research done here is based on a production vehicle from a manufacturer. To study actual system response, a three dimensional, full vehicle model was created. In past research of this type, simple, two dimensional, bicycle vehicle models were typically used. First, we modelled and performed a dynamic analysis on a conventional two wheel steering(2WS) vehicle. The modeling and analysis for this model and subsequent 4WS vehicles were performed using ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) software. After the original vehicle model was verified with actual experiment results, the rear steering mechanism for the 4WS vehicle was modelled and the rear suspension was changed to McPherson-type forming a four wheel independent suspension system. Three different 4WS systems were analyzed. The first system applied a mechanical linkage between the front and rear steering mechanisms. The second and third systems used, simple control logic based on the speed and yaw rate of the vehicle. 4WS vehicle proved dynamic results through double lane change test.
This paper presents a mathematical model which is about the dynamics of not only a two wheel steering vehicle but a four wheel steering vehicle. A sliding mode ABS control strategy and PID rear wheel control logic are developed to improve the brake and cornering performances, and enhance the stability during emergency maneuvers. The performances of the controllers are evaluated under the various driving road conditions and driving situations. The numerical study shows that the proposed full car model is sufficient to accurately predict the vehicle response. The proposed ABS controller reduces the stopping distance and increases the vehicle stability. The results also prove that the ABS controller can be employed to a four wheel steering vehicle and improves its performance. The four wheel steering vehicle with PID rear wheel controller shows increase of stability when a vehicle speed is high and sharp cornering maneuver when a vehicle speed is low compared to that of a two wheel steer vehicle.
In the turning maneuver of the vehicle, its motion is mainly dependent on the genuine steering characteristics in view of the directional stability for stable turning ability. The under steer vehicle has an ability to maintain its own directonal performance for unknown external disturbances to some extent. From a few years ago, in order to acquire the more enhanced handling performance, some types of four wheel steering vehicle were considered and constructed. And, various rear wheel control logics for external disturbances has not been suggested. For this reason, in this posed rear wheel control logic is based on the yaw rate feed back type and is slightly modified by an yaw rate tuning factor for more stable turning performance. And an external disturbance is defined as a motivation of the additional yaw rate in the center of gravity by an uncertain input. In this study, an external disturbance is applied to the vehicle as a form of the additional yawing moment. Finally, the proposed rear wheel control logic is tested on the multi-body analysis software(ADAMS). J-turn and double lane change test are performed for the validation of the control logic.
Two yaw motion control systems that improve a vehicle lateral stability are proposed in this study: a rear wheel steering yaw motion controller (SESP) and an enhanced rear wheel steering yaw motion controller (ESESP). A SESP controls the rear wheels, while an ESESP steers the rear wheels and front outer wheel to allow the yaw rate to track the reference yaw rate. A 15 degree-of-freedom vehicle model, simplified steering system model, and driver model are used to evaluate the proposed SESP and ESESP. A robust anti-lock braking system (ABS) controller is also designed and developed. The performance of the SESP and ESESP are evaluated under various road conditions and driving inputs. They reduce the slip angle when braking and steering inputs are applied simultaneously, thereby increasing the controllability and stability of the vehicle on slippery roads.
Recently, four-wheel steering systems have been developed and studied as one of the latest automotive technologies for improving the handling characteristics of a vehicle. In much of the proposed four-wheel steering systems, the side slip angle at the vehicle's center of gravity is maintained at zero. This approach allows the greater maneuverability at low speed by means of counter-phase rear steering and the improved stability at high speed through same-phase rear steering. In this paper, the effects of several four-wheel steering systems are studied and discussed on the responsiveness and stability of the vehicle by using the linear analysis. Especially, the effects of the cornering stiffnesses of both front and rear wheels are investigated on the yaw velocity gain and critical speed of the vehicle.
본 논문은 자세 제어 장치(ESC)와 후륜 조향 장치(RWS)를 장착한 통합 섀시 제어기의 성능을 향상시키기 위해 후륜 조향각을 결정하는 방법을 제안한다. 차량을 안정화시키기 위해 필요한 제어 요 모멘트는 자세 제어 장치와 후륜 조향 장치를 이용하여 만들어진다. 각 장치의 타이어 힘을 결정하기 위해 의사역행렬 제어할당 방법을 적용한다. 제어기의 성능을 향상시키기 위해 후륜 조향 장치의 조향각을 결정하는 데에 네 가지 방법을 적용한다. 차량 시뮬레이션 패키지인 CarSim에서 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법들이 통합 섀시 제어기의 성능을 향상시킬 수 있음을 검증한다.
In this paper the reference model following control(RMFC) scheme through the optimal control theory is investigated for the independent rear wheel steering(IRWS) vehicle. RMFC vehicle follows the dynamic performance of a virtual vehicle as a reference model deisgned in the controller. Linear vehicle model of two degres-of-freedom is used to derive control scheme which is applied to full vehicle for evaluating handling performances. And 4WS vehicle through RMFC is compared to the conventional 2WS vehicle and 4WS vehicle in the J-turn test. The RMFC logic is also extended to IRWS vehicle, IRWS with RMFC shows not only the excellent handling performance but salso some advantages in terms of the directional stability and responsiveness from the simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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