車輛主動式前輪輔助轉向控制法則之研究

A Study on Active Front Steering Assisted Control Scheme for Ground Vehicles

車速是影響車輛側向操縱性的一項重要參數，藉由前輪轉向角(front steering angle)做為操控輸入而言，『橫擺角速度(yaw rate)穩態增益』與『側向加速度(lateral acceleration)穩態增益』，會隨著車速變化有顯著改變。當低速時『橫擺角速度增益』很小，因此駕駛者在低速過彎或路邊停車時，必須將方向盤打了大角度，才能獲取轉彎所需的橫擺角速度。另一方面，在高速行駛時『側向加速度增益』則高於一般行駛情況，因此在高速車道變換時，一個小的方向盤轉動，便足以引出甚大的側向加速度，更甚者造成側翻意外。本研究主要目的是發展一種主動式輔助轉向法則，利用『兩輸入一輸出』的行星齒輪機置，提出一種隨車速變化的輔助轉向策略，讓車輛的『側向加速度穩態增益』與『橫擺角速度穩態增益』，分別在『高速區間』與『低速區間』內保持一定的預設值，不再隨著車速變化，除了達到『高速時降低原先過高的側向加速度增益，低速時增加橫擺角速度增益』的效果外，也提供駕駛者有較一致的方向盤操縱感受，不需要再隨著車速變化做明顯的調整。高速車道變換與低速巷道過彎模擬的結果，展現了此主動式輔助轉向調整策略的成效。

In this study, we employ a two-input-one-output planetary gear system as hardware to develop an active front steering- assisted control scheme. By retaining the yaw rate and lateral acceleration gains as constant at vehicle low and high speeds respectively, the scheme can effectively reshape the input-output relationships between the driver’s steering angle and the vehicle’s yaw rate and lateral acceleration. The driver not only can feel more comfortable in applying a smaller amount of turning angles at low-speed cornering, but also can experience a more stable maneuver at high-speed lane changes. Simulations demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.