CarSim仿真快速入門(mén)(十三)—轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

什么是轉(zhuǎn)向?

轉(zhuǎn)向是指車(chē)輛的坐標(biāo)系中的車(chē)輪的角度方位的一個(gè)方面（其它的是外傾角或傾斜和旋轉(zhuǎn)）。具體地說(shuō)，轉(zhuǎn)向是從車(chē)輛縱軸（在CarSim中為X軸）到由車(chē)輪的平面與車(chē)輛水平面（在CarSim中為X-Y平面）的交點(diǎn)形成的線的角度。在CarSim中，除了使用LegacyTwist Beam（Legacy Twist Beam不包括轉(zhuǎn)向自由度）的懸架外，任何軸上的所有車(chē)輪都可以轉(zhuǎn)向。CarSim不支持拖車(chē)軸的轉(zhuǎn)向，但高級(jí)用戶可以使用VS命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

.轉(zhuǎn)向力有多個(gè)來(lái)源。首先，最明顯的是車(chē)輛和車(chē)軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（如果存在）的輸出。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將施加到車(chē)輛方向盤(pán)（或其他輸入）的轉(zhuǎn)向命令轉(zhuǎn)換為車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。在內(nèi)部，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以具有或可以不具有動(dòng)態(tài)元素（微分方程及其積分），并且可以取決于或不取決于施加的力。這部分轉(zhuǎn)向可以稱為主動(dòng)轉(zhuǎn)向。

車(chē)輪轉(zhuǎn)向的第二個(gè)來(lái)源是懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。無(wú)論是否存在轉(zhuǎn)向命令，都會(huì)發(fā)生此轉(zhuǎn)向。通常將其稱為“轉(zhuǎn)向平順性”，“轉(zhuǎn)向前束”，“側(cè)傾轉(zhuǎn)向量”或“側(cè)傾轉(zhuǎn)向角”。在這里，轉(zhuǎn)向角按照傳統(tǒng)習(xí)慣是指在軸上的兩個(gè)車(chē)輪上以相反的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)車(chē)輪都轉(zhuǎn)向車(chē)輛中心線時(shí)，這種作用稱為轉(zhuǎn)向角向內(nèi)或正轉(zhuǎn)向角。當(dāng)兩個(gè)車(chē)輪都轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離車(chē)輛中心線時(shí)，這種影響稱為轉(zhuǎn)向角向外或負(fù)轉(zhuǎn)向角。（請(qǐng)注意，兩側(cè)的轉(zhuǎn)向幅度不必相等，即效果可能是不對(duì)稱的。）

車(chē)輪轉(zhuǎn)向的第三個(gè)來(lái)源是運(yùn)動(dòng)，這是由于部件（主要是輪胎力）施加彈性變形而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)（主要是彈性襯套，但也包括結(jié)構(gòu)變形）。被稱為轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)特性或運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)向角，通常通過(guò)描述施加力分量的單位變化的車(chē)輪轉(zhuǎn)向變化率的系數(shù)來(lái)表征.上面列出的第二和第三種轉(zhuǎn)向源可以稱為被動(dòng)轉(zhuǎn)向，因?yàn)樗鼈冊(cè)跊](méi)有命令的轉(zhuǎn)向變化的情況下發(fā)生。CarSim轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可轉(zhuǎn)向，以響應(yīng)命令輸入，包括運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和彈性學(xué)特性（如果有）。換句話說(shuō)，它是主動(dòng)轉(zhuǎn)向。懸架系統(tǒng)提供了被動(dòng)式轉(zhuǎn)向（盡管在界面上具有順應(yīng)性之一，并且具有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的其他特性）。在“轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”界面上的數(shù)據(jù)字段中輸入?yún)?shù)以描述系統(tǒng)的許多屬性，而可配置函數(shù)則用于描述許多其他屬性。每個(gè)可配置函數(shù)都由一個(gè)單獨(dú)的庫(kù)界面表示，如表1所示。（有關(guān)可配置函數(shù)及其各種選項(xiàng)的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)VehicleSim瀏覽器參考手冊(cè)。）

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概念

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了許多選項(xiàng)，以代表當(dāng)今乘用車(chē)和輕型卡車(chē)提供的大多數(shù)配置。高級(jí)用戶還可以使用VS Commands或Simulink之類(lèi)的外部代碼用自己的定義替換系統(tǒng)元素。這些選項(xiàng)將在此處概述，并在本文檔的后面部分進(jìn)行更詳細(xì)的討論。第一個(gè)最基本的選擇是選擇是否可以主動(dòng)轉(zhuǎn)向軸上的車(chē)輪。CarSim瀏覽器將參數(shù)OPT_STEER_EXT的值設(shè)置為零（主動(dòng)轉(zhuǎn)向）或一個(gè)參數(shù)值（非主動(dòng)轉(zhuǎn)向）以設(shè)置此選項(xiàng)，但高級(jí)應(yīng)用程序用外部定義的子系統(tǒng)替換了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的元素。其次，任何主動(dòng)轉(zhuǎn)向的車(chē)軸都可以使用齒輪齒條或循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。值得注意的幾點(diǎn)：盡管瀏覽器和手冊(cè)中使用了“循環(huán)球”一詞，但實(shí)際的齒輪可能具有以下幾種配置中的任何一種，例如蝸桿和滾輪或蝸桿和扇形。唯一的重要特征是齒輪的輸入和輸出都是旋轉(zhuǎn)，而齒輪齒條則以旋轉(zhuǎn)為輸入，而平移為輸出。同樣，CarSim也不區(qū)分齒輪是安裝在軸的前面還是后面。齒條和小齒輪的正輸入會(huì)產(chǎn)生正向平移，正向平移會(huì)產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)向。同樣，循環(huán)球齒輪的正輸入會(huì)在輸出處產(chǎn)生正旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生正轉(zhuǎn)向。選擇該約定是出于涉及閉環(huán)轉(zhuǎn)向控制器支持的技術(shù)原因。在順應(yīng)性轉(zhuǎn)向的計(jì)算中記錄了歸因于車(chē)軸前進(jìn)檔與車(chē)軸后方的影響。

第三，第一軸可以被指定為助力轉(zhuǎn)向或手動(dòng)轉(zhuǎn)向。所有其他軸都在伺服控制下處理，只有第一個(gè)軸有助于方向盤(pán)上的扭矩。由于在控制輸入（轉(zhuǎn)向柱旋轉(zhuǎn)）和齒輪輸入之間插入了扭力彈簧（扭力桿），因此帶有助力系統(tǒng)的車(chē)橋獲得了更大的自由度。彈簧中的扭矩輸入到助力表（或扭矩）以獲得助力水平。

提供了幾個(gè)次要選項(xiàng)。方向盤(pán)扭矩可以從扭矩表中讀取，這些扭矩是轉(zhuǎn)向軸（主銷(xiāo)）扭矩的總和，或者可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)，增壓（如果有），阻尼和磁滯來(lái)計(jì)算。可以鏈接表格以指定要添加的轉(zhuǎn)向扭矩的附加分量作為速度的函數(shù)，以反映例如駐車(chē)操縱中表現(xiàn)出的較高扭矩。并且，“轉(zhuǎn)向”的定義可以在如上所述的車(chē)輛坐標(biāo)系中或圍繞轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)引用。第二種選擇很少使用，但是例如在通過(guò)測(cè)量圍繞轉(zhuǎn)向軸的角度的儀器獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下。

車(chē)輪的轉(zhuǎn)向取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架的特性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型包含相當(dāng)多的細(xì)節(jié)，包括轉(zhuǎn)向輪的完整多體動(dòng)力學(xué)表示以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它還區(qū)分了齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向和循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)和順應(yīng)性效果。運(yùn)動(dòng)效應(yīng)是轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，僅取決于部件的位置（例如，方向盤(pán)或齒條位置）。順應(yīng)性效應(yīng)是由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或車(chē)輪內(nèi)的力或力矩引起的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。除由懸架運(yùn)動(dòng)引起的轉(zhuǎn)向效果外，還將兩者結(jié)合起來(lái)以確定每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角。懸架界面中包含描述懸架運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向角之間相互作用的參數(shù)，這些參數(shù)在為每個(gè)仿真生成的Echo文件的“轉(zhuǎn)向”部分中列出（圖1）?？膳渲煤瘮?shù)用于描述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和組件的許多屬性。請(qǐng)注意，在Echo文件的“轉(zhuǎn)向”部分開(kāi)頭的注釋中也提供了函數(shù)名稱（圖1，第314 – 316行）。每個(gè)表都由一個(gè)單獨(dú)的庫(kù)界面表示，如表1所示。一個(gè)例外是，扭桿剛度在數(shù)學(xué)模型中使用可配置函數(shù)M_TBAR表示，但GUI支持線性系數(shù)，該系數(shù)由關(guān)鍵字M_TBAR_COEFFICIENT標(biāo)識(shí)。高級(jí)用戶可以鏈接到通用表數(shù)據(jù)集，以將扭矩指定為扭曲的非線性函數(shù)。

圖1. Echo文件的Steering部分，其中列出了參數(shù)和名稱可配置函數(shù)

詳細(xì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型?

CarSim提供四種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。每個(gè)轉(zhuǎn)向助力輔助系統(tǒng)提供兩個(gè)選項(xiàng)（輔助應(yīng)用于齒輪的輸出側(cè)或應(yīng)用于圓柱或輸入側(cè)），總共有六個(gè)選項(xiàng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的選擇是使用圖2所示的下拉控件進(jìn)行的。下面將分別對(duì)它們進(jìn)行描述。

圖2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選擇

表1.轉(zhuǎn)向表庫(kù)總結(jié)

庫(kù)界面	跟關(guān)鍵字	描述
Steering: Parking Torque	MZ_PARKING_STEER	低速和停車(chē)扭矩
Steering: Parking Torque for ?2 Wheels
Steering System: Compliance	STEER_COMP	轉(zhuǎn)向角歸因于主銷(xiāo)力矩
Steering ?System: Gear Kinematics	GEAR_ROT ISHAFT_KIN	轉(zhuǎn)向器輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)，中間軸輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)
Steering ?System: Rack Kinematics	RACK_TRAVEL ISHAFT_KIN	轉(zhuǎn)向齒條位移與小齒輪旋轉(zhuǎn)，中間軸輸出
Steering: ?Power Assist Force	F_BOOST_R	旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)
Steering: ?Power Assist Torque	M_BOOST_G	助力施加于轉(zhuǎn)向齒條
Steering System: Kinematics for One Wheel	STEER_KIN	助力扭矩施加到轉(zhuǎn)向器（回流球）
Steering System: Kinematics for 2 Wheels ?(Recirc. Ball)
Steering ?System: Kinematics for 2 Wheels (Rack & Pinion)	RACK_KIN	車(chē)輪轉(zhuǎn)向vs轉(zhuǎn)向臂旋轉(zhuǎn)
Steering System: Rear-Wheel Gain	R_STEER_SPEED
Steering ?Wheel Torque	M_SW	車(chē)輪轉(zhuǎn)向vs齒條

齒輪齒條式無(wú)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖3示出了手動(dòng)（例如，無(wú)輔助）齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖。這是最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。如果仿真不需要有關(guān)轉(zhuǎn)向扭矩和偏轉(zhuǎn)的詳細(xì)信息，建議使用此系統(tǒng)或其對(duì)應(yīng)的“手動(dòng)循環(huán)球式”。左舵系統(tǒng)和右舵系統(tǒng)的系統(tǒng)定義及其方程式相同。手動(dòng)齒輪齒條系統(tǒng)組成是：

轉(zhuǎn)向柱慣性。它由從方向盤(pán)到小齒輪的圓柱部件組成，但不包括小齒輪.

轉(zhuǎn)向柱摩擦。由于旋轉(zhuǎn)摩擦始終與旋轉(zhuǎn)方向相反的恒定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)行進(jìn)方向反向時(shí)，它需要一個(gè)參考角，該參考角代表所觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

轉(zhuǎn)向柱阻尼。與轉(zhuǎn)向柱角速度成正比的扭矩，與旋轉(zhuǎn)方向相反。

轉(zhuǎn)向齒輪比。對(duì)于單比率機(jī)架組件，這通常表示為“C因子”。C因子是齒條在一整圈內(nèi)齒條的橫向位移。該關(guān)系在內(nèi)部由一個(gè)表（可配置函數(shù)）表示，該表的輸入為小齒輪旋轉(zhuǎn)度，輸出為毫米的齒條平移。在手動(dòng)系統(tǒng)中，小齒輪角和方向盤(pán)角相同。

（可選）中間軸運(yùn)動(dòng)學(xué)。中間軸及其接頭的幾何形狀導(dǎo)致輸出角度超前或滯后于輸入旋轉(zhuǎn)，在此表示為輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)的關(guān)系表。

 

圖3.手動(dòng)齒輪齒條

6. 系統(tǒng)慣量。包括齒條，拉桿等質(zhì)量的影響，表示為以小齒輪速度為索引的旋轉(zhuǎn)慣性加上實(shí)際的小齒輪慣性。在齒輪系統(tǒng)的多體分析中，慣性和質(zhì)量對(duì)單個(gè)零件運(yùn)動(dòng)的索引是常見(jiàn)的。將其視為小齒輪螺距半徑上某一點(diǎn)的各種組件的質(zhì)量可能會(huì)有所幫助.

7.齒條阻尼。與齒條的平移速度成比例的，與運(yùn)動(dòng)方向相反的力。

8.齒條摩擦。與詞條的運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定力。它需要一個(gè)參考長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度代表方向相反時(shí)觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

9.轉(zhuǎn)向柔度。除了懸架系統(tǒng)的柔順性外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有助于提高柔順性。懸架系統(tǒng)的合規(guī)性通常通過(guò)反力測(cè)試來(lái)衡量，以避免轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響。使用平行力的第二次測(cè)量包括轉(zhuǎn)向和懸架柔度。從該總數(shù)中減去懸架效果，以獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的柔順性。由于主銷(xiāo)力矩的總和，它表示為每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。

10.運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。這是隨齒條平移而變化的車(chē)輪轉(zhuǎn)向表。它包括拉桿和轉(zhuǎn)向臂的幾何形狀。

11（可選）限制停止轉(zhuǎn)向角。當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，如果輸入轉(zhuǎn)矩超過(guò)反作用轉(zhuǎn)矩，則可能會(huì)達(dá)到不切實(shí)際的轉(zhuǎn)向角。這可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定或結(jié)果不正確。施加扭力彈簧來(lái)限制行程可以防止這種情況。當(dāng)轉(zhuǎn)向由輸入角度控制時(shí)，它們是不必要的，應(yīng)通過(guò)將其設(shè)置為零來(lái)禁用.

在該系統(tǒng)中，所有轉(zhuǎn)向效果在運(yùn)動(dòng)學(xué)上都是相關(guān)的。如果通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向角來(lái)控制轉(zhuǎn)向，例如通過(guò)開(kāi)環(huán)控制或通過(guò)閉環(huán)路徑跟隨器（“駕駛員模型”）來(lái)控制，則齒條位置是轉(zhuǎn)向角的函數(shù)，而車(chē)輪位置是齒條位置的函數(shù)。因?yàn)樗羞\(yùn)動(dòng)都受到限制，所以沒(méi)有“自由度”。如果系統(tǒng)由施加在方向盤(pán)上的扭矩控制，則運(yùn)動(dòng)仍然在運(yùn)動(dòng)學(xué)上相關(guān)，但是運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)等式進(jìn)行積分得出的。因此，在扭矩控制中，手動(dòng)轉(zhuǎn)向?yàn)檐?chē)輛模型增加了一個(gè)自由度。

手動(dòng)循環(huán)球式

圖4示出了手動(dòng)（例如，無(wú)輔助）再循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖。盡管我們將此系統(tǒng)稱為“循環(huán)球”，但這僅表示輸入是旋轉(zhuǎn)，輸出是旋轉(zhuǎn)。其他類(lèi)型的齒輪，例如 “蝸桿和蝸輪”也使用此系統(tǒng)。如果仿真不需要有關(guān)轉(zhuǎn)向扭矩和偏轉(zhuǎn)的詳細(xì)信息，則建議使用此系統(tǒng)或其對(duì)應(yīng)的“手動(dòng)齒條和小齒輪”。

左舵系統(tǒng)和右舵系統(tǒng)的系統(tǒng)定義及其方程式相同。手動(dòng)循環(huán)球系統(tǒng)組成是：

轉(zhuǎn)向柱慣性。它由從輪到小齒輪的圓柱部件組成，但不包括小齒輪。

轉(zhuǎn)向柱摩擦。由于旋轉(zhuǎn)摩擦始終與旋轉(zhuǎn)方向相反的恒定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)行進(jìn)方向反向時(shí)，它需要一個(gè)參考角，該參考角代表所觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

轉(zhuǎn)向柱阻尼。與轉(zhuǎn)向柱角速度成正比的扭矩，與旋轉(zhuǎn)方向相反.

圖 4 手動(dòng)循環(huán)球式

4.轉(zhuǎn)向齒輪比。這是每度輸出（轉(zhuǎn)向連接桿臂）角度的輸入（方向盤(pán)）角度。該關(guān)系在內(nèi)部由表（可配置函數(shù)）表示，該表的輸入為轉(zhuǎn)向輸入齒輪旋轉(zhuǎn)度，輸出為轉(zhuǎn)向連接桿臂旋轉(zhuǎn)度。在手動(dòng)系統(tǒng)中，輸入齒輪角和方向盤(pán)角相同。

5.（可選）中間軸運(yùn)動(dòng)學(xué)。中間軸及其接頭的幾何形狀導(dǎo)致輸出角度超前或滯后于輸入旋轉(zhuǎn)，在此表示為輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)的關(guān)系表。

6.系統(tǒng)慣量。包括繼動(dòng)桿，拉桿，轉(zhuǎn)向連接桿臂，惰輪臂等的質(zhì)量和慣性的影響，表示為與輸入速度索引的旋轉(zhuǎn)慣性，再加上實(shí)際的輸入齒輪慣性。在齒輪系統(tǒng)的多體分析中，慣性和質(zhì)量對(duì)單個(gè)零件運(yùn)動(dòng)的索引是常見(jiàn)的。

7.系統(tǒng)阻尼。施加到齒輪的扭矩與齒輪的角速度成正比，與運(yùn)動(dòng)方向相反。

8.系統(tǒng)摩擦。向機(jī)架施加與其運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定扭矩。它需要一個(gè)參考長(zhǎng)度，該參考長(zhǎng)度大約代表當(dāng)行進(jìn)方向反轉(zhuǎn)時(shí)所觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

9.轉(zhuǎn)向柔度。除了懸架系統(tǒng)的柔順性外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有助于提高柔順性。懸架系統(tǒng)的合規(guī)性通常通過(guò)反力測(cè)試來(lái)衡量，以避免轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響。使用平行力的第二次測(cè)量包括轉(zhuǎn)向和懸架柔度。從該總數(shù)中減去懸架效果，以獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的柔順性。由于主銷(xiāo)力矩的總和，它表示為每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向.

10.運(yùn)動(dòng)學(xué)。這是隨齒條平移而變化的車(chē)輪轉(zhuǎn)向表。它包括拉桿和轉(zhuǎn)向臂的幾何形狀。

11.（可選）轉(zhuǎn)向角限制器停止。當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，如果輸入轉(zhuǎn)矩超過(guò)反作用轉(zhuǎn)矩，則可能會(huì)達(dá)到不切實(shí)際的轉(zhuǎn)向角。這可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定或結(jié)果不正確。施加扭力彈簧來(lái)限制行程可以防止這種情況。當(dāng)轉(zhuǎn)向由輸入角度控制時(shí)，它們是不必要的，應(yīng)通過(guò)將其設(shè)置為零來(lái)禁用.

在該系統(tǒng)中，所有轉(zhuǎn)向效果在運(yùn)動(dòng)學(xué)上都是相關(guān)的。如果通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向角來(lái)控制轉(zhuǎn)向，例如通過(guò)開(kāi)環(huán)控制或通過(guò)閉環(huán)路徑跟隨器（“駕駛員模型”）控制，則Pitman位置是轉(zhuǎn)向角的函數(shù)，而車(chē)輪位置是Pitman臂位置的函數(shù)。因?yàn)樗羞\(yùn)動(dòng)都受到限制，所以沒(méi)有“自由度”。如果系統(tǒng)由施加在方向盤(pán)上的扭矩控制，則運(yùn)動(dòng)仍然在運(yùn)動(dòng)學(xué)上相關(guān)，但是運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)等式進(jìn)行積分得出的。因此，在扭矩控制中，手動(dòng)轉(zhuǎn)向?yàn)檐?chē)輛模型增加了一個(gè)自由度。

帶助力的齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖5顯示了動(dòng)力齒條齒輪系統(tǒng)的示意圖。在齒條或立柱上施加輔助齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向是當(dāng)今乘用車(chē)和輕型卡車(chē)中最常見(jiàn)的系統(tǒng)。但是，助力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)規(guī)格增加了一些復(fù)雜性，并增加了動(dòng)態(tài)自由度，因此，如果仿真不需要關(guān)于轉(zhuǎn)向扭矩和角度的詳細(xì)數(shù)據(jù)，因此建議使用“手動(dòng)轉(zhuǎn)向”選項(xiàng)之一。

助力式齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成是：

轉(zhuǎn)向柱慣性。它由從輪到小齒輪的圓柱部件組成，但不包括小齒輪。

轉(zhuǎn)向柱摩擦。由于旋轉(zhuǎn)摩擦始終與旋轉(zhuǎn)方向相反的恒定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)行進(jìn)方向反向時(shí)，它需要一個(gè)參考角，該參考角代表所觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

轉(zhuǎn)向柱阻尼。與轉(zhuǎn)向柱角速度成正比的扭矩，與旋轉(zhuǎn)方向相反。

扭桿剛度。扭桿是在轉(zhuǎn)向柱和小齒輪輸入側(cè)之間的扭力彈簧。通過(guò)允許圓柱和小齒輪的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，它用作扭矩傳感器。旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)電子或光學(xué)方式進(jìn)行測(cè)量，也可以控制液壓助力系統(tǒng)中液壓閥的位置。因?yàn)樗菑椈桑酝U的角度和轉(zhuǎn)向柱的角度與手動(dòng)系統(tǒng)中的不一樣。齒條的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)微分方程的積分來(lái)計(jì)算的，該方程涉及施加到齒條的所有力和系統(tǒng)慣量。

圖5.齒輪齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

.轉(zhuǎn)向齒輪比。對(duì)于單比率齒條組件，這通常表示為“C因子”。C因子是齒條在一整圈內(nèi)齒條的橫向位移。該關(guān)系在內(nèi)部由一個(gè)表（可配置函數(shù)）表示，該表的輸入為小齒輪旋轉(zhuǎn)度，輸出為毫米的齒條平移。在手動(dòng)系統(tǒng)中，小齒輪角和方向盤(pán)角相同。在動(dòng)力輔助系統(tǒng)中，小齒輪角是由齒條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，該齒條運(yùn)動(dòng)是通過(guò)微分方程的積分而得出的，該微分方程包括施加到齒條的所有力和系統(tǒng)慣量。

（可選）中間軸運(yùn)動(dòng)學(xué)。中間軸及其接頭的幾何形狀導(dǎo)致輸出角度超前或滯后于輸入旋轉(zhuǎn)，在此表示為輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)的關(guān)系表。當(dāng)輔助施加到圓柱上時(shí)，扭桿的輸出角是中間軸的輸入，中間軸的輸出是小齒輪的輸入。當(dāng)輔助裝置施加到齒條時(shí)，中間軸的輸出角是扭力桿的輸入，扭力桿的輸出是小齒輪的輸入。

系統(tǒng)慣量。包括齒條，拉桿等質(zhì)量的影響，表示為以小齒輪速度為索引的旋轉(zhuǎn)慣性加上實(shí)際的小齒輪慣性。在齒輪系統(tǒng)的多體分析中，慣性和質(zhì)量對(duì)單個(gè)零件運(yùn)動(dòng)的索引是常見(jiàn)的。將其視為小齒輪的螺距半徑上某個(gè)點(diǎn)處各種組件的質(zhì)量可能會(huì)有所幫助。

助力（助力）。這由施加到齒條的力（“齒條輔助”）或施加到小齒輪的轉(zhuǎn)矩（“列輔助”）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這由下拉控件為選擇系統(tǒng)類(lèi)型指定。提升水平來(lái)自一個(gè)表格（可配置函數(shù)），其中以扭力桿扭矩為輸入，并且具有提升力（機(jī)架輔助）或增壓扭矩（助力桿）作為其輸出。為了避免數(shù)學(xué)模型中的數(shù)值剛度，并且為了仿真增壓系統(tǒng)中的液壓或電氣延遲，采用了時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)應(yīng)用于助力或轉(zhuǎn)矩。

齒條阻尼。與齒條的平移速度成比例的，與運(yùn)動(dòng)方向相反的力。

齒條摩擦。與齒條的運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定力。它需要一個(gè)參考長(zhǎng)度，該參考長(zhǎng)度表示當(dāng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

轉(zhuǎn)向柔度。除了懸架系統(tǒng)的柔順性外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有助于提高柔順性。懸架系統(tǒng)的柔度通常通過(guò)反力測(cè)試來(lái)衡量，以避免轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響。使用平行力的第二次測(cè)量包括轉(zhuǎn)向和懸架柔度。從該總數(shù)中減去懸架效果，以獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的柔順性。由于主銷(xiāo)力矩的總和，它表示為每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。

運(yùn)動(dòng)學(xué)。這是隨齒條平移而變化的車(chē)輪轉(zhuǎn)向表。它包括拉桿和轉(zhuǎn)向臂的幾何形狀。

（可選）轉(zhuǎn)向角限制器停止。當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，如果輸入轉(zhuǎn)矩超過(guò)反作用轉(zhuǎn)矩，則可能會(huì)達(dá)到不切實(shí)際的轉(zhuǎn)向角。這可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定或結(jié)果不正確。施加扭力彈簧來(lái)限制行程可以防止這種情況。當(dāng)轉(zhuǎn)向由輸入角度控制時(shí)，它們是不必要的，應(yīng)通過(guò)將其設(shè)置為零來(lái)禁用.

在此系統(tǒng)中，由于扭桿在負(fù)載下會(huì)發(fā)生撓曲，因此圓柱的位置與小齒輪的位置不同。如果通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向角來(lái)控制轉(zhuǎn)向，例如通過(guò)開(kāi)環(huán)控制或通過(guò)閉環(huán)路徑跟隨器（“駕駛員模型”）進(jìn)行控制，則由于柱子受到約束，因此柱子沒(méi)有自由度，因此更改柱子慣性不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

齒條位置是由一個(gè)方程的積分得出的，該方程包括施加到齒條的所有力，包括扭桿扭矩，輔助力或扭矩，阻尼，摩擦力和拉桿力。因此，從小齒輪到車(chē)輪的系統(tǒng)始終為模型增加一個(gè)自由度。車(chē)輪轉(zhuǎn)向角在運(yùn)動(dòng)學(xué)上與齒條位置相關(guān)。如果系統(tǒng)由施加在方向盤(pán)上的扭矩控制，則方向盤(pán)的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)方程進(jìn)行積分得出的。因此，在扭矩控制中，動(dòng)力轉(zhuǎn)向?yàn)檐?chē)輛模型增加了兩個(gè)自由度。

循環(huán)球式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖6顯示了循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖。轉(zhuǎn)向助力器應(yīng)用于轉(zhuǎn)向拉桿或轉(zhuǎn)向柱。但是，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)增加了一些復(fù)雜性，并增加了動(dòng)態(tài)自由度，因此，如果仿真不需要關(guān)于轉(zhuǎn)向扭矩和角度的詳細(xì)數(shù)據(jù)，建議使用非助力式。動(dòng)力輔助循環(huán)球系統(tǒng)的組成是：

1. ????轉(zhuǎn)向柱慣性。它由從輪到小齒輪的圓柱部件組成，但不包括小齒輪。

圖 6?助力循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

2. ????轉(zhuǎn)向柱摩擦。由于旋轉(zhuǎn)摩擦始終與旋轉(zhuǎn)方向相反的恒定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)行進(jìn)方向反向時(shí)，它需要一個(gè)參考角，該參考角代表所觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

3. ????轉(zhuǎn)向柱阻尼。與轉(zhuǎn)向柱角速度成正比的扭矩，與旋轉(zhuǎn)方向相反。

4. ????扭桿剛度。扭桿是在轉(zhuǎn)向柱和齒輪輸入側(cè)之間的扭力彈簧。通過(guò)允許圓柱和齒輪的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，它用作扭矩傳感器。旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)電子或光學(xué)方式進(jìn)行測(cè)量，也可以控制液壓助力系統(tǒng)中液壓閥的位置。由于它被實(shí)現(xiàn)為彈簧，因此轉(zhuǎn)向輸入齒輪的角度和轉(zhuǎn)向柱的角度與手動(dòng)系統(tǒng)中的角度不同。輸出齒輪的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)微分方程的積分來(lái)計(jì)算的，該方程包含了施加在齒輪和連桿上的所有力以及系統(tǒng)慣量。

5. ????轉(zhuǎn)向齒輪比。這是每度輸出（轉(zhuǎn)向橫拉桿）角度的輸入（方向盤(pán)）角度。該關(guān)系在內(nèi)部由表（可配置函數(shù)）表示，該表的輸入為轉(zhuǎn)向輸入齒輪旋轉(zhuǎn)度，輸出為轉(zhuǎn)向橫拉桿旋轉(zhuǎn)度。在手動(dòng)系統(tǒng)中，輸入齒輪角和方向盤(pán)角相同。

6. ????（可選）中級(jí)軸運(yùn)動(dòng)學(xué)。中間軸及其接頭的幾何形狀導(dǎo)致輸出角度超前或滯后于輸入旋轉(zhuǎn)，在此表示為輸出旋轉(zhuǎn)與輸入旋轉(zhuǎn)的關(guān)系表。當(dāng)對(duì)柱施加輔助時(shí)，扭桿的輸出角度是中間軸的輸入，中間軸的輸出是轉(zhuǎn)向器的輸入。當(dāng)輔助施加到齒輪時(shí)，中間軸的輸出角被輸入到扭桿，并且扭桿的輸出被輸入到轉(zhuǎn)向齒輪。

7. ????助力。這由施加到輸出齒輪的扭矩（“齒輪輔助”）或施加到輸入齒輪的扭矩（“轉(zhuǎn)向柱助力”）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這由用于選擇系統(tǒng)類(lèi)型的下拉控制指定。增壓水平來(lái)自一個(gè)表格（可配置函數(shù)），其中扭力桿扭矩為輸入，增壓扭矩為輸出。為了避免數(shù)學(xué)模型中的數(shù)值剛度，并且為了仿真增壓系統(tǒng)中的液壓或電氣延遲，采用了時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)將應(yīng)用于提升轉(zhuǎn)矩。

8. ????系統(tǒng)阻尼。施加到齒輪的扭矩與齒輪的角速度成正比，與運(yùn)動(dòng)方向相反。

9. ????系統(tǒng)摩擦。向機(jī)架施加與其運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定扭矩。它需要一個(gè)參考長(zhǎng)度，該參考長(zhǎng)度表示當(dāng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)觀察到的磁滯回線寬度的三分之一。

10. ?轉(zhuǎn)向柔度。除了懸架系統(tǒng)的柔順性外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有助于提高柔順性。懸架系統(tǒng)的柔度通常通過(guò)反力測(cè)試來(lái)衡量，以避免轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響。使用平行力的第二次測(cè)量包括轉(zhuǎn)向和懸架柔度。從該總數(shù)中減去懸架效果，以獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的柔順性。由于主銷(xiāo)力矩的總和，它表示為每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。

11. ?運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。這是隨齒條平移而變化的車(chē)輪轉(zhuǎn)向表。它包括拉桿和轉(zhuǎn)向臂的幾何形狀。

12. ?（可選）轉(zhuǎn)向角停止限制器。當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，如果輸入轉(zhuǎn)矩超過(guò)反作用轉(zhuǎn)矩，則可能會(huì)達(dá)到不切實(shí)際的轉(zhuǎn)向角。這可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定或結(jié)果不正確。施加扭力彈簧來(lái)限制行程可以防止這種情況。當(dāng)轉(zhuǎn)向由輸入角度控制時(shí)，它們是不必要的，應(yīng)通過(guò)將其設(shè)置為零來(lái)禁用.

在此系統(tǒng)中，由于扭桿在載荷作用下會(huì)偏轉(zhuǎn)，因此立柱的位置與轉(zhuǎn)向輸入齒輪的位置不同。如果通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向角來(lái)控制轉(zhuǎn)向，例如通過(guò)開(kāi)環(huán)控制或通過(guò)閉環(huán)路徑跟隨器（“駕駛員模型”）進(jìn)行控制，則由于該列受到約束，因此該列沒(méi)有自由度，因此更改列慣性不會(huì)產(chǎn)生任何影響。轉(zhuǎn)向主動(dòng)臂位置是由一個(gè)方程的積分得出的，該方程涉及施加到齒輪輸出側(cè)的所有扭矩，包括扭桿扭矩，輔助扭矩，阻尼，摩擦和拉桿力，這些扭矩表示為皮特曼臂上的扭矩。因此，從輸入齒輪到車(chē)輪的系統(tǒng)始終為模型增加一個(gè)自由度。車(chē)輪轉(zhuǎn)向角在運(yùn)動(dòng)學(xué)上與轉(zhuǎn)向主動(dòng)臂位置相關(guān)。如果系統(tǒng)由施加在方向盤(pán)上的扭矩控制，則方向盤(pán)的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)方程進(jìn)行積分得出的。因此，在扭矩控制中，動(dòng)力轉(zhuǎn)向?yàn)檐?chē)輛模型增加了兩個(gè)自由度.

模型關(guān)鍵特性

在本節(jié)中，還請(qǐng)參考上一節(jié)的示意圖和隨后的“Steering Screen”部分。

模型中的自由度

用戶有時(shí)會(huì)詢問(wèn)轉(zhuǎn)向模型中的自由度（DOF）數(shù)量。當(dāng)物體在每個(gè)時(shí)間步的位置由物體的加速度的常微分方程（ODE）的積分獲得其速度并對(duì)其速度的積分獲得其位置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生自由度。如果模型部件的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)類(lèi)似表格的形式來(lái)描述的，該表格描述了它在任何時(shí)間點(diǎn)的位置（例如方向盤(pán)角度隨時(shí)間的變化），或者是通過(guò)ODE積分以外的其他方式（例如“閉環(huán)轉(zhuǎn)向控制器”或“駕駛員模型”）確定轉(zhuǎn)向角，該運(yùn)動(dòng)不存在自由度。而是由代數(shù)關(guān)系確定。在這些情況下，該運(yùn)動(dòng)被稱為“受約束的”。當(dāng)某物的運(yùn)動(dòng)受到約束時(shí)，其加速度是未知的，并且其速度只能通過(guò)使用向后差分計(jì)算來(lái)估算。這意味著可能影響加速度（最顯著的是慣性或質(zhì)量）的事物的屬性在運(yùn)動(dòng)的計(jì)算中不起作用，因此對(duì)其沒(méi)有影響。CarSim轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可能具有零，一或兩個(gè)自由度，具體取決于型號(hào)和控制方式。

零自由度模型

由方向盤(pán)角度控制的手動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為模型增加了零自由度。所有零件都通過(guò)代數(shù)約束鏈接，并且轉(zhuǎn)向命令定義每個(gè)時(shí)間步的位置。

一自由度模型

由轉(zhuǎn)向扭矩輸入控制的手動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了一個(gè)自由度。所有組件都與轉(zhuǎn)向柱的運(yùn)動(dòng)代數(shù)相關(guān)，因此，轉(zhuǎn)向柱，齒條或齒輪的運(yùn)動(dòng)以及車(chē)輪的轉(zhuǎn)向是由包含所有這些部分的慣性和質(zhì)量以及所有力（阻尼，磁滯）的復(fù)雜表達(dá)式的積分產(chǎn)生的，輪胎力等）應(yīng)用于系統(tǒng)中的零件。

由方向盤(pán)角度控制的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也為模型增加了一個(gè)自由度。在動(dòng)力輔助系統(tǒng)中，圓柱運(yùn)動(dòng)和齒條（或齒輪）運(yùn)動(dòng)不是代數(shù)關(guān)聯(lián)的。取而代之的是，在立柱和操舵裝置輸入之間引入彈簧（扭桿）。扭桿下方所有零件的運(yùn)動(dòng)（齒條或齒輪，車(chē)輪轉(zhuǎn)向）是由于對(duì)復(fù)雜表達(dá)進(jìn)行積分而產(chǎn)生的，涉及所有這些零件的質(zhì)量和慣性以及施加在其上的所有力。但是，轉(zhuǎn)向柱被限制為具有特定的轉(zhuǎn)向角，因此其加速度是未知的，并且其慣性沒(méi)有影響。方向盤(pán)的反饋扭矩包括扭桿處的扭矩（由輸入齒輪的角度偏斜引起），轉(zhuǎn)向柱遲滯和阻尼（使用向后差來(lái)獲得角速度的估計(jì)值），但沒(méi)有影響角加速度，這是未知的。在這種情況下，說(shuō)輸入（駕駛員模型或開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)向命令）具有無(wú)限扭矩，因?yàn)樗皇菍④?chē)輪從一個(gè)時(shí)間步移到另一個(gè)時(shí)間步.

二自由度模型

由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩控制的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為系統(tǒng)增加了另外一個(gè)自由度，總共兩個(gè)。在這種情況下，柱的角加速度也可以通過(guò)積分獲得，角速率也是如此。如果將慣性和力或影響力的參數(shù)（例如輪胎松弛長(zhǎng)度，助力助力時(shí)間常數(shù)等）的選擇不當(dāng)，則將DOF添加到模型中的任何時(shí)候都存在不穩(wěn)定的可能性。因此，建議不要求有關(guān)轉(zhuǎn)向扭矩和角度的詳細(xì)信息的仿真使用手動(dòng)轉(zhuǎn)向選項(xiàng)之一。扭力桿的撓度確實(shí)會(huì)影響所需的轉(zhuǎn)向輸入以獲得給定的轉(zhuǎn)向輸出，因此諸如車(chē)輛的轉(zhuǎn)向不足坡度之類(lèi)的東西會(huì)反映出這一點(diǎn)。

轉(zhuǎn)向扭矩和拉桿載荷的計(jì)算

轉(zhuǎn)向輪扭矩?

如上所述，方向盤(pán)扭矩來(lái)自兩個(gè)可能來(lái)源之一。在通過(guò)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的情況下，輸入轉(zhuǎn)矩是已知的，因?yàn)樗窃诜抡鏀?shù)據(jù)中指定的。在通過(guò)角度控制的情況下，方向盤(pán)扭矩由多個(gè)作用求和。轉(zhuǎn)向助力輔助情況下比手動(dòng)更簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向管柱扭矩是扭桿扭矩、柱阻尼扭矩和磁滯扭矩的總和。（回想一下，當(dāng)控制角度時(shí)，角加速度是未知的，因此列慣性不起作用。）在手動(dòng)轉(zhuǎn)向的情況下，計(jì)算會(huì)更加復(fù)雜。此處沒(méi)有扭力桿，因此通過(guò)求和所有施加到齒輪或齒條上的力或扭矩來(lái)得出轉(zhuǎn)向器的輸入。請(qǐng)記住，在手動(dòng)轉(zhuǎn)向情況下，齒條或齒輪位置受到限制（扭桿沒(méi)有自由度），因此齒輪慣性沒(méi)有影響。導(dǎo)出的轉(zhuǎn)向器扭矩添加到列扭矩中以報(bào)告方向盤(pán)扭矩。

拉桿載荷

對(duì)齒輪上的力求和確實(shí)需要有關(guān)拉桿載荷的信息。在CarSim中，幾乎所有系統(tǒng)（包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）的元素都是在系統(tǒng)級(jí)別定義的。這意味著沒(méi)有關(guān)節(jié)或連桿（如拉桿）確切位置的信息。在不了解拉桿幾何形狀的情況下，并且由于運(yùn)動(dòng)受到限制，因此我們必須從其他信息中推斷拉桿載荷。雖然不知道在任何約束下的詳細(xì)力（球形接頭，拉桿），但知道了轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向懸架部件（轉(zhuǎn)向節(jié)，制動(dòng)部件等）的總運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橹浪倪\(yùn)動(dòng)，質(zhì)量和慣性，所以可以計(jì)算施加到身體的總力和力矩。減去作用力（輪胎力，制動(dòng)器，彈簧，阻尼器等）會(huì)由于約束而留下總力和力矩。這些是反作用力和力矩。沿轉(zhuǎn)向軸的反作用力矩的分量是由于所有力和力矩而引起的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。（不沿著轉(zhuǎn)向軸的組件會(huì)受到其他約束的影響）。有關(guān)輪端運(yùn)動(dòng)學(xué)的約束信息（橫拉桿/轉(zhuǎn)向臂）意味著有效的力矩臂。從該力矩臂和轉(zhuǎn)向力矩的總和可以得到一個(gè)力。在有動(dòng)力輔助的情況下，此力會(huì)施加到齒條上，或僅用于在手動(dòng)轉(zhuǎn)向中獲得齒條的總力。（當(dāng)通過(guò)齒輪而不是齒條進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，由于沒(méi)有關(guān)于轉(zhuǎn)向橫拉桿臂長(zhǎng)的信息，因此計(jì)算了由拉桿引起的力矩）。

轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向齒輪特性?

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致分為兩部分：圓柱和齒輪（包括小齒輪或輸入齒輪）。在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，立柱通過(guò)扭桿連接至齒輪。在手動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，不存在扭力桿，并且轉(zhuǎn)向柱直接連接至輸入齒輪。轉(zhuǎn)向柱的特性是它的慣性，阻尼系數(shù)和摩擦力（磁滯），由力大小和參考角組成，該參考角大約等于磁滯回線度數(shù)的寬度的三分之一。齒條或齒輪的屬性是指系統(tǒng)慣性，阻尼系數(shù)和磁滯。慣性隨轉(zhuǎn)向管柱屬性一起列出，因?yàn)樗阉饕叫↓X輪或輸入齒輪。慣性表示包括齒條和拉桿在內(nèi)的組件的質(zhì)量，小齒輪或輸入齒輪的慣性以及輸出齒輪和轉(zhuǎn)向臂的慣性。零件使用單個(gè)慣性值，而不是單個(gè)質(zhì)量或慣性。慣性分度到小齒輪或輸入齒輪。在多體建模中，齒輪系統(tǒng)中的屬性索引到系統(tǒng)的單個(gè)元素是很常見(jiàn)的?？紤]系統(tǒng)慣性的一種方法是考慮齒條和拉桿的質(zhì)量，該質(zhì)量集中在小齒輪的螺距半徑處。請(qǐng)注意，齒條和小齒輪的“ C因子”僅是小齒輪的螺距周長(zhǎng)。分度到輸入齒輪的慣性將是質(zhì)量乘以俯仰半徑的平方。齒條或齒輪的阻尼和磁滯值參考輸出側(cè).

控制方法和某些屬性的影響

當(dāng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)受到限制時(shí)（例如，轉(zhuǎn)向的輸入是通過(guò)開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制來(lái)控制轉(zhuǎn)向角時(shí)），該位置不是通過(guò)對(duì)常微分方程（ODE）進(jìn)行積分獲得的，而只需設(shè)置即可作為查找表中的值，閉環(huán)駕駛員模型的輸出或從外部代碼或VS命令導(dǎo)入的值。沒(méi)有ODE，人體的加速度是未知的。慣性效應(yīng)是對(duì)加速度的反應(yīng)。因此，當(dāng)物體受到約束并且無(wú)法獲得ODE的加速度時(shí)，其慣性不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。這意味著當(dāng)控制轉(zhuǎn)向角而不是轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)向管柱慣性不會(huì)產(chǎn)生影響。在柱和齒輪之間沒(méi)有扭桿的手動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，系統(tǒng)慣性同樣無(wú)效。但是，在轉(zhuǎn)矩控制中，將各種力（輸入轉(zhuǎn)矩，阻尼轉(zhuǎn)矩，磁滯轉(zhuǎn)矩，可能是扭桿轉(zhuǎn)矩）施加到慣性以獲得加速度。對(duì)加速度積分以獲得速度和位置?？赡軙?huì)誘使用戶為慣性輸入諸如0的值，這些慣性不會(huì)對(duì)角度控制產(chǎn)生影響，但請(qǐng)注意。在某些時(shí)候，用戶可能會(huì)使用同一輛帶有扭矩控制的車(chē)輛來(lái)創(chuàng)建仿真。在這種情況下，仿真將失敗。

四輪轉(zhuǎn)向和拖車(chē)轉(zhuǎn)向軸

可以操縱CarSim車(chē)輛上的任何車(chē)軸，包括拖車(chē)車(chē)軸。默認(rèn)情況下，僅牽引車(chē)輛的第一個(gè)軸?！稗D(zhuǎn)向系統(tǒng)”界面通過(guò)下拉控件支持后軸轉(zhuǎn)向，該控件顯示其他區(qū)域和鏈接以描述其特性。拖車(chē)界面不直接支持轉(zhuǎn)向，但可以使用通用界面和其他控件來(lái)添加。四輪轉(zhuǎn)向非常少見(jiàn)，可轉(zhuǎn)向的拖車(chē)軸幾乎聞所未聞，但是如果需要，可以創(chuàng)建它們。指定要轉(zhuǎn)向的軸會(huì)增加模型的復(fù)雜性，因此僅在必要時(shí)才使用。通過(guò)將OPT_STEER_EXT（iaxle）設(shè)置為0來(lái)啟用軸的內(nèi)部轉(zhuǎn)向模型，并通過(guò)將其設(shè)置為1來(lái)禁用軸的內(nèi)部轉(zhuǎn)向模型。0是軸1的默認(rèn)值，而1是所有其他軸的默認(rèn)值。如果需要?jiǎng)?chuàng)建可轉(zhuǎn)向的拖車(chē)，則可以創(chuàng)建具有四輪轉(zhuǎn)向的牽引車(chē)輛，并研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)界面的Parsfile，以查看添加的參數(shù)和可配置的函數(shù)。注意，假定第一軸以外的軸是伺服控制的。只有第一軸上的作用會(huì)影響駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩。

主銷(xiāo)幾何參數(shù)的影響

主銷(xiāo)（轉(zhuǎn)向軸）由其相對(duì)于車(chē)輪中心的位置以及其在側(cè)視圖（腳輪角度）和正視圖（主銷(xiāo)傾斜角度）的傾斜度定義。當(dāng)車(chē)輪被轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪和懸架的轉(zhuǎn)向部分圍繞主銷(xiāo)軸旋轉(zhuǎn)。偏移量和傾斜度的綜合作用導(dǎo)致輪胎接觸中心繞著主銷(xiāo)軸與地面的交點(diǎn)通過(guò)弧線移動(dòng)，使車(chē)輪彎曲，并使車(chē)輪中心相對(duì)于懸架垂直移動(dòng)。所有這些效果都包含在VS求解器中。方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸通常不垂直于轉(zhuǎn)向軸。在CarSim中，主銷(xiāo)軸由在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)界面上設(shè)置的幾何參數(shù)定義。車(chē)輪旋轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)方向在懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)界面上使用靜態(tài)前束和外傾角指定。這些描述了轉(zhuǎn)向軸和旋轉(zhuǎn)軸之間的固定3D關(guān)系。懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和柔度特性會(huì)影響X，Y和Z軸的平移，這將應(yīng)用于主銷(xiāo)軸。影響外傾角和俯沖的懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和柔順特性也適用于主銷(xiāo)軸。另一方面，圍繞腳趾的懸吊效果會(huì)在圍繞主銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)向的方向上作用于車(chē)輪（其方向又由其旋轉(zhuǎn)軸定義）。主銷(xiāo)軸的傾斜度會(huì)隨著主銷(xiāo)轉(zhuǎn)向角的變化而產(chǎn)生可變的轉(zhuǎn)向增益，該增益通過(guò)車(chē)輪平面與車(chē)輛X-Y平面的交點(diǎn)繞轉(zhuǎn)向軸（主銷(xiāo)）的旋轉(zhuǎn)單位來(lái)測(cè)量。通過(guò)CarSim轉(zhuǎn)向系統(tǒng)界面，用戶可以選擇圍繞車(chē)輪Z軸轉(zhuǎn)向還是圍繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)向的車(chē)輪轉(zhuǎn)向定義。相對(duì)于Z軸定義轉(zhuǎn)向，意味著此可變?cè)鲆娴挠绊懓ㄔ谲?chē)輪轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué)表中（例如，轉(zhuǎn)向是在地面上測(cè)量的）。相對(duì)于主銷(xiāo)定義轉(zhuǎn)向，意味著可變?cè)鲆娴挠绊懳窗谲?chē)輪轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué)表中（例如，將轉(zhuǎn)向測(cè)量為圍繞轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)角度）。第一個(gè)選項(xiàng)（在地面上測(cè)量轉(zhuǎn)向）是CarSim中的默認(rèn)行為。請(qǐng)注意，此處的“在地面上測(cè)量的Steer”實(shí)際上表示“在K＆C測(cè)試臺(tái)上在彈簧質(zhì)量X-Y基準(zhǔn)平面上測(cè)量的Stete”。它不是車(chē)輪平面與道路的交角，因?yàn)檐?chē)輛的運(yùn)動(dòng)和道路的幾何形狀使這種關(guān)系連續(xù)變化。

轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)?

如果選擇了助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，則藍(lán)色鏈接可用于助力轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集將助力曲線定義為扭桿扭矩和車(chē)速的函數(shù)。黃色區(qū)域可用于定義扭桿的剛度。在常見(jiàn)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置中，扭桿放置在轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向輸入齒輪之間。由于施加的扭矩而導(dǎo)致的扭桿撓曲會(huì)打開(kāi)一個(gè)閥，將液壓壓力沿?fù)锨较蛞龑?dǎo)至轉(zhuǎn)向齒輪。壓力產(chǎn)生力或扭矩以輔助轉(zhuǎn)向。在某些系統(tǒng)中，扭桿的撓曲是通過(guò)光學(xué)或電子方式讀取的，并且此信息會(huì)傳遞到控制器。控制器將信息發(fā)送到電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在齒條或齒輪上產(chǎn)生動(dòng)力。在每種不同的情況下，結(jié)果都是相同的：扭力桿由駕駛員的輸入和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反饋加載。通過(guò)液壓或電動(dòng)方式處理信息，以控制齒條或齒輪上的助力或力矩。選擇了轉(zhuǎn)向管柱助力后，將其應(yīng)用于輸入齒輪。由于系統(tǒng)的輸出不能響應(yīng)輸入的變化而瞬時(shí)變化，因此使用簡(jiǎn)單的時(shí)間常數(shù)來(lái)定義系統(tǒng)響應(yīng)的一階延遲。助力轉(zhuǎn)向助力曲線界面上有一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，可用于定義系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)反映了系統(tǒng)提升響應(yīng)扭桿扭矩的變化而從一個(gè)穩(wěn)態(tài)值變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。它為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了動(dòng)態(tài)效果。由于其質(zhì)量，慣性，助力大小，輪胎特性，扭桿特性以及轉(zhuǎn)向器的阻尼和滯后性，因此無(wú)法給出具體的指導(dǎo)值。可以說(shuō)，如果時(shí)間常數(shù)太短，系統(tǒng)將變得僵硬，模型可能會(huì)崩潰。如果時(shí)間太長(zhǎng)，助力將滯后于轉(zhuǎn)向輸入并產(chǎn)生不切實(shí)際的結(jié)果或穩(wěn)定性問(wèn)題。響應(yīng)于扭桿扭矩的變化，將時(shí)間常數(shù)應(yīng)用于助力（或扭矩）。通常通過(guò)內(nèi)部閥門(mén)將助力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)限制在某個(gè)最大值，以防止壓力過(guò)大。助力轉(zhuǎn)向助力曲線界面上的數(shù)據(jù)區(qū)域用于指定最大輸出力或扭矩。默認(rèn)最大值是10000（N或N-m，取決于轉(zhuǎn)向器類(lèi)型的選擇），該值高于大多數(shù)系統(tǒng)的最大輸出。這使用戶可以選擇是通過(guò)使用升壓曲線的平線外推法還是通過(guò)指定最大值來(lái)限制最大輸出。在計(jì)算中，施加的提升等于指定最大值或表中值中的較低者。

使用助力轉(zhuǎn)向

轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)為模型增加了助力特性。扭桿是彈簧，齒輪有質(zhì)量（在齒條和小齒輪的情況下）或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（在循環(huán)球齒輪的情況下）。系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生助力或力矩，其大小受時(shí)間常數(shù)的影響。如果參數(shù)和表的值選擇不當(dāng)，則系統(tǒng)可能會(huì)顯示不穩(wěn)定性，例如轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)向角的振蕩，或兩者兼而有之。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以應(yīng)用于齒輪的輸出側(cè)（齒條或循環(huán)球），也可以應(yīng)用于輸入側(cè)。當(dāng)它應(yīng)用于輸入端時(shí)，我們稱其為“轉(zhuǎn)向管柱助力”。轉(zhuǎn)向管柱助力是施加到小齒輪或輸入齒輪的扭矩。在輸出側(cè)，助力作用是施加在齒條上的力或輸出齒輪上的扭矩。如果助力是從外部模型或VS Commands導(dǎo)入的，則齒條輔助的導(dǎo)入變量為IMP_F_BOOST_EXT，即施加到齒條的力。對(duì)于帶有轉(zhuǎn)向管柱助力的齒輪齒條，帶齒輪助力的循環(huán)球或帶轉(zhuǎn)向管柱助力的循環(huán)球，導(dǎo)入變量名稱為IMP_M_BOOST_EXT。請(qǐng)注意，盡管變量名稱相同，但應(yīng)用的重點(diǎn)取決于轉(zhuǎn)向類(lèi)型的選擇。齒輪類(lèi)型由OPT_RACK設(shè)置，動(dòng)力轉(zhuǎn)向選項(xiàng)由OPT_POWER設(shè)置。齒輪類(lèi)型的選擇通常由“轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”界面處理。大多數(shù)用戶不需要研究動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的詳細(xì)行為。用戶可能還不熟悉這些系統(tǒng)，并且難以提供適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)來(lái)描述該系統(tǒng)。（“混合搭配”很少是一個(gè)好主意）。因此，僅在需要系統(tǒng)的詳細(xì)操作時(shí)才應(yīng)選擇動(dòng)力輔助。在手動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可以通過(guò)使用從查詢表中獲得轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的選項(xiàng)（而不是根據(jù)主銷(xiāo)力矩進(jìn)行計(jì)算）來(lái)模仿動(dòng)力系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)矩降低。如果使用導(dǎo)入變量替換內(nèi)部計(jì)算出的動(dòng)力轉(zhuǎn)向助力（IMP_F_BOOST_EXT或IMP_M_BOOST_EXT），則在外部代碼處理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的情況下，將動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)間常數(shù)（TC_BOOST）設(shè)置為零。如果要讓CarSim處理動(dòng)態(tài)變化（一階延遲），請(qǐng)給時(shí)間常數(shù)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆橇阒怠?/p>

Kinematics運(yùn)動(dòng)學(xué)特性

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性包括固定比率或可變比率的轉(zhuǎn)向和用于連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的表格。如果選擇了可變比率轉(zhuǎn)向，則會(huì)在界面上提供一個(gè)鏈接，其中包含一個(gè)表格，用于定義中間軸輸出旋轉(zhuǎn)角度與輸入旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系，以及一個(gè)表格，用于定義轉(zhuǎn)向齒輪輸出（度數(shù)或mm，取決于所選齒輪類(lèi)型）與轉(zhuǎn)向器輸入軸之間的關(guān)系。在手動(dòng)轉(zhuǎn)向的情況下，方向盤(pán)輸入等于方向盤(pán)輸入，可能由中間軸修改。在使用助力轉(zhuǎn)向時(shí)，方向盤(pán)輸入等于方向盤(pán)輸入（可能由中間軸修改）加上扭桿撓度。如果選擇恒定的轉(zhuǎn)向比，則會(huì)顯示一個(gè)區(qū)域來(lái)定義齒條和小齒輪C因子（每小齒輪旋轉(zhuǎn)的齒條位移毫米，小齒輪的螺距圓周）或循環(huán)球轉(zhuǎn)向齒輪速比（轉(zhuǎn)向臂旋轉(zhuǎn)每度的輸入齒輪旋轉(zhuǎn)度）轉(zhuǎn)向器通過(guò)可改變轉(zhuǎn)向器輸出的連桿機(jī)構(gòu)（例如，拉桿）連接至轉(zhuǎn)向節(jié)。這些影響的單位轉(zhuǎn)向器輸出的車(chē)輪轉(zhuǎn)向表，例如Ackerman轉(zhuǎn)向。表中定義的駕駛員轉(zhuǎn)向控制模型與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)之間的相互作用涉及一些假設(shè)。由于前輪轉(zhuǎn)向角在正轉(zhuǎn)向輸入下應(yīng)始終為正（將方向盤(pán)向左旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致前輪向左旋轉(zhuǎn)），因此轉(zhuǎn)向齒輪箱和方向盤(pán)轉(zhuǎn)向的梯度標(biāo)志必須為相同。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，表中的數(shù)據(jù)應(yīng)始終具有正斜率。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)向架的位移（以毫米為單位）或轉(zhuǎn)向臂的旋轉(zhuǎn)（以度為單位）必須始終隨轉(zhuǎn)向輸入的增加而增加。同樣，方向盤(pán)轉(zhuǎn)向必須隨著轉(zhuǎn)向器或齒條輸出的增加而增加。對(duì)于后軸轉(zhuǎn)向與前軸轉(zhuǎn)向相反相位的四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛，可以將速度敏感的后轉(zhuǎn)向增益設(shè)為負(fù)號(hào)。安裝在軸前方的齒條和小齒輪系統(tǒng)與安裝在軸后方的齒輪系統(tǒng)之間的差異是由轉(zhuǎn)向和懸架依從性界面上指定的依從性轉(zhuǎn)向（例如，轉(zhuǎn)向與風(fēng)向）引起的。

Compliance 彈性學(xué)(柔性)特性

認(rèn)為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的柔順性是由于圍繞車(chē)輪主銷(xiāo)軸的總力矩所致。力矩是由垂直載荷，輪胎力和定位力矩以及主銷(xiāo)幾何形狀產(chǎn)生的?？偭睾头蔷€性柔度函數(shù)決定懸架中兩個(gè)車(chē)輪的柔度轉(zhuǎn)向。由于兩個(gè)車(chē)輪均由相同的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，因此兩個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)順應(yīng)性轉(zhuǎn)向相同。垂直輪胎力會(huì)導(dǎo)致圍繞主銷(xiāo)軸的力矩。如果左右方向的垂直力不同（例如底盤(pán)轉(zhuǎn)彎或不對(duì)稱時(shí)），則轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生凈力矩，可能會(huì)導(dǎo)致一些順應(yīng)性轉(zhuǎn)向。

速度敏感型低速轉(zhuǎn)向扭矩（駐車(chē)扭矩）

在零速行駛時(shí)，根據(jù)磨砂半徑（輪胎接觸中心與轉(zhuǎn)向軸與地面的交點(diǎn)之間的橫向偏移），對(duì)輪胎進(jìn)行轉(zhuǎn)向需要同時(shí)進(jìn)行磨損和滾動(dòng)。這種磨損所產(chǎn)生的阻力會(huì)給主銷(xiāo)力矩增加扭矩，從而增加了低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向力。如果使用計(jì)算低速轉(zhuǎn)彎滑移影響的輪胎模型，則應(yīng)將此屬性設(shè)置為零。這些屬性在“轉(zhuǎn)向：駐車(chē)扭矩”界面上的表格中描述。該扭矩的大小取決于許多因素，包括輪胎性能，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾何形狀和靜態(tài)定位。輪胎模型并非旨在預(yù)測(cè)這種性能，因此很少測(cè)量輪胎在不打滑的情況下繞貼片中心純轉(zhuǎn)彎的數(shù)據(jù)。盡管如此，某些應(yīng)用（例如，半實(shí)物轉(zhuǎn)向測(cè)試系統(tǒng)和駕駛模擬器）仍需要現(xiàn)實(shí)的低速轉(zhuǎn)向扭矩。作為車(chē)輛，輪胎和道路的經(jīng)驗(yàn)確定的特性，包括低速轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。用戶可以將其定義為速度的函數(shù)，以在零或非常低的速度下提供逼真的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)負(fù)載，并消除速度增加和滾動(dòng)變得支配行為時(shí)的磨損效應(yīng)?？s放效果以考慮道路摩擦系數(shù)。轉(zhuǎn)向方向相反時(shí)，觀察到的轉(zhuǎn)矩不會(huì)立即從一個(gè)極限跳到另一個(gè)極限，而是需要一定的轉(zhuǎn)向才能過(guò)渡。稱為beta的參數(shù)定義了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)渡的速率。Beta有時(shí)稱為空間時(shí)間常數(shù)，在方程中出現(xiàn)的時(shí)間常數(shù)與一階微分方程中的時(shí)間常數(shù)相同。但是，它不是具有時(shí)間單位，而是具有角偏轉(zhuǎn)單位。Beta大約是通過(guò)一個(gè)極限到另一個(gè)極限的95％扭矩變化所需要的角度的1/3。例如，如果需要1.5°來(lái)覆蓋95％的轉(zhuǎn)矩滯后，則Beta應(yīng)為0.5°。

外部轉(zhuǎn)向模型??(Simulink, VS Commands, etc.)

經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶可以用外部定義的模型替換整個(gè)或部分轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。通常，這是使用Simulink或VS Commands完成的，盡管使用API可以實(shí)現(xiàn)許多其他替換方法。數(shù)學(xué)模型包括許多導(dǎo)入變量，這些變量可用于替換內(nèi)部模型的某些部分。表2列出了轉(zhuǎn)向控制的導(dǎo)入變量，表3列出了用于使軸1上的車(chē)輪轉(zhuǎn)向的導(dǎo)入變量。后軸帶有后綴2的后軸（_L2和_R2）也存在類(lèi)似的變量。.

表2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)頂層控件的導(dǎo)入變量

輸入關(guān)鍵字	描述
IMP_DSTEER_SW	方向盤(pán)角速度
IMP_F_BOOST_EXT	轉(zhuǎn)向齒條助推力（僅適用于內(nèi)部轉(zhuǎn)向模型）
IMP_M_BOOST_EXT	轉(zhuǎn)向器助力扭矩（僅適用于內(nèi)部轉(zhuǎn)向模型）
IMP_M_TBAR_EXT	外部模型的轉(zhuǎn)向柱反作用扭矩
IMP_STEER_SW	方向盤(pán)角度
IMP_STEER_T_IN	轉(zhuǎn)向輸入扭矩

表3.車(chē)軸1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的導(dǎo)入變量

關(guān)鍵字	描述
IMP_DSTEER_CON_L1	外部模型的車(chē)輪L1和R1的轉(zhuǎn)向器角速度
IMP_DSTEER_CON_R1
IMP_DSTEER_L1	轉(zhuǎn)向系統(tǒng)導(dǎo)致的車(chē)輪L1和R1轉(zhuǎn)向角速率（不進(jìn)行平移/側(cè)傾轉(zhuǎn)向），來(lái)自外部模型
IMP_DSTEER_R1
IMP_DSTEER_RACK_CON_L1	外部型號(hào)的車(chē)輪L1和R1的轉(zhuǎn)向齒條速度
IMP_DSTEER_RACK_CON_R1
IMP_F_TIEROD_L1	外部模型在車(chē)輪L1和R1的拉桿上的齒條上的作用力
IMP_F_TIEROD_R1
IMP_M_KP_L1	額外的主銷(xiāo)扭矩在彈簧上反作用
IMP_M_KP_R1
IMP_M_TIEROD_L1	由于外部模型的車(chē)輪L1和R1的拉桿負(fù)載而在Pitman臂上產(chǎn)生的力矩
IMP_M_TIEROD_R1
IMP_R_STR_EXT_L1	帶有外部轉(zhuǎn)向模型的車(chē)輪L1的總轉(zhuǎn)向比，由閉環(huán)轉(zhuǎn)向控制器使用（駕駛員模型）
IMP_R_STR_EXT_R1
IMP_STEER_CON_L1	外部模型的車(chē)輪L1和R1的轉(zhuǎn)向器輸出角度（輸入到非線性轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)表中）
IMP_STEER_CON_R1
IMP_STEER_L1	轉(zhuǎn)向系統(tǒng)導(dǎo)致的車(chē)輪L1和R1轉(zhuǎn)向角（非行駛/側(cè)傾轉(zhuǎn)向）來(lái)自外部模型
IMP_STEER_R1
IMP_STEER_RACK_CON_L1	外部模型的車(chē)輪L1和R1的轉(zhuǎn)向齒條位置（輸入到非線性轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)表）
IMP_STEER_RACK_CON_R1

經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶可以使用這些導(dǎo)入變量的許多組合來(lái)替換轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型的某些部分。此外，還為每個(gè)車(chē)軸提供了參數(shù)，以支持替換模型部分的三個(gè)選項(xiàng)。參數(shù)為OPT_STEER_EXT（iaxle）。OPT_STEER_EXT的有效值為0到4之間的整數(shù)。請(qǐng)記住，當(dāng)OPT_STEER_EXT設(shè)置為2、3或4時(shí)，將替換轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)特定部分，并且將忽略描述該系統(tǒng)部分的內(nèi)部代碼。也就是說(shuō)，CarSim沒(méi)有有關(guān)系統(tǒng)那部分的信息，因此用戶必須提供通常為該系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算的所有信息。

0和1,設(shè)置內(nèi)部轉(zhuǎn)向和無(wú)轉(zhuǎn)向?

設(shè)置OPT_STEER_EXT =1表示軸不進(jìn)行轉(zhuǎn)向，也沒(méi)有為其定義轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是，仍然存在由懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和順應(yīng)性引起的轉(zhuǎn)向效應(yīng)。當(dāng)指定為1時(shí)，將繞過(guò)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解器代碼，從而使效率略有提高。與轉(zhuǎn)向相關(guān)的大多數(shù)參數(shù)和表未顯示在回聲文件中。由于會(huì)忽略用于計(jì)算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效果的代碼，因此任何導(dǎo)入變量均無(wú)效。除第一個(gè)軸外，所有軸的默認(rèn)值為1。?值為0表示車(chē)軸的完整轉(zhuǎn)向來(lái)自CarSim內(nèi)置轉(zhuǎn)向模型。在VS瀏覽器中的適當(dāng)位置鏈接到轉(zhuǎn)向效果，則將該軸的OPT_STEER_EXT設(shè)置為0。對(duì)于完整的內(nèi)部轉(zhuǎn)向模型（選項(xiàng)0），存在導(dǎo)入變量，并且可以將其與內(nèi)部模型中的變量組合。轉(zhuǎn)向助力和扭力桿扭矩的導(dǎo)入變量對(duì)于內(nèi)部模型最為有用，并且它們支持所有應(yīng)用程序選項(xiàng)（加，替換，乘）。其他進(jìn)口產(chǎn)品涉及對(duì)運(yùn)動(dòng)的直接控制（機(jī)架位置，車(chē)輪轉(zhuǎn)向等），并且僅支持“添加”選項(xiàng)。當(dāng)使用它們潛在地增強(qiáng)內(nèi)部模型的運(yùn)動(dòng)時(shí)，還必須提供其導(dǎo)數(shù)的輸入。

選項(xiàng)2替換轉(zhuǎn)向齒輪

設(shè)置OPT_STEER_EXT =2將保留轉(zhuǎn)向柱和拉桿/轉(zhuǎn)向臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，并用外部元件代替齒條和小齒輪或轉(zhuǎn)向齒輪等的動(dòng)態(tài)特性，助力和控制信息。

更換轉(zhuǎn)向器后，CarSim不會(huì)獲得有關(guān)該齒輪的特性，其動(dòng)力學(xué)特性，助力系統(tǒng)，摩擦，阻尼等信息。在外部模型中計(jì)算出的內(nèi)容必須具有用戶創(chuàng)建的導(dǎo)入變量，才能使用可視化工具，或以任何其他方式使用。表4列出了外部模型應(yīng)提供的導(dǎo)入變量，表5列出了外部模型可能需要的輸出變量。

表4.更換轉(zhuǎn)向齒條/齒輪時(shí)要導(dǎo)入的變量

變量	描述
IMP_DSTEER_CON_(whl)	（whl）（L1，R1等）的齒輪輸出速度
IMP_STEER_CON_(whl)	（whl）的齒輪輸出角（L1，R1等）
IMP_DSTEER_RACK_CON_(whl)	（whl）（L1，R1等）的齒條的輸出速度
IMP_STEER_RACK_CON_(whl)	（whl）（L1，R1等）齒條的輸出位置
IMP_R_STR_EXT_(whl)	（whl）（L1，R1等）的瞬時(shí)總轉(zhuǎn)向比
IMP_M_TBAR_EXT	齒輪到圓柱的反作用扭矩

表5.更換轉(zhuǎn)向齒條/齒輪的輸出變量

變量	描述
STEER_SW	方向盤(pán)（柱）角
STRAV_SW	方向盤(pán)（柱）角速度
F_Trd(whl)	在齒條的運(yùn)動(dòng)方向上對(duì)齒條施加的拉桿力或
M_Trd(whl)	在轉(zhuǎn)向器輸出端由于拉桿力而產(chǎn)生的力矩

選項(xiàng)3:更換整個(gè)系統(tǒng)，拉桿/轉(zhuǎn)向臂動(dòng)力學(xué)除外

設(shè)置OPT_STEER_EXT = 3會(huì)替換除橫拉桿和轉(zhuǎn)向臂運(yùn)動(dòng)學(xué)之外的所有內(nèi)容。更換轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向柱時(shí)，CarSim沒(méi)有有關(guān)轉(zhuǎn)向柱或齒輪的特性，其動(dòng)力學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)系，助力系統(tǒng)，摩擦，阻尼等信息。在外部模型中計(jì)算的內(nèi)容必須由用戶創(chuàng)建導(dǎo)入變量以使用VS Visualizer進(jìn)行繪制，或以任何其他方式使用。表6列出了外部模型應(yīng)提供的導(dǎo)入變量，表7列出了外部模型通常需要的輸出變量。

表6.更換轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向齒條/齒輪時(shí)要導(dǎo)入的變量

描述	描述
IMP_DSTEER_CON_(whl)	（whl）（L1，R1等）的齒輪輸出速度
IMP_STEER_CON_(whl)	（whl）的齒輪輸出角（L1，R1等）
IMP_DSTEER_RACK_CON_(whl)	（whl）（L1，R1等）的齒條的輸出速度
IMP_STEER_RACK_CON_(whl)	（whl）的齒條的輸出位置（L1，R1等）
IMP_R_STR_EXT_(whl)	（whl）（L1，R1等）的瞬時(shí)總轉(zhuǎn)向比
IMP_STEER_T_IN	轉(zhuǎn)向輸入扭矩

表7.更換轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向齒條/齒輪的輸出變量

變量	描述
STEER_SW	方向盤(pán)角度（控制輸入）
STRAV_SW	方向盤(pán)角速度（控制輸入）
M_SW	轉(zhuǎn)向扭矩輸入（開(kāi)環(huán)控制）
F_Trd(whl)	在齒條運(yùn)動(dòng)方向上對(duì)齒條施加的拉桿力或
M_Trd(whl)	在轉(zhuǎn)向器輸出端由于拉桿力而產(chǎn)生的力矩

選項(xiàng)4替換整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被完全更換（OPT_STEER_EXT= 4）時(shí)，CarSim沒(méi)有有關(guān)任何組件的屬性，其動(dòng)力學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)系，助力系統(tǒng)，摩擦，阻尼等的信息。在外部模型中計(jì)算出的內(nèi)容必須具有用戶 -創(chuàng)建的導(dǎo)入變量，以使用VS Visualizer進(jìn)行繪制或以其他任何方式使用。表8列出了外部模型應(yīng)提供的導(dǎo)入變量，表9列出了外部模型通常需要的輸出變量。

表8.更換整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)要導(dǎo)入的變量

變量	描述
IMP_DSTEER_(whl)	轉(zhuǎn)向速度（whl）（L1，R1等）
IMP_STEER_(whl)	轉(zhuǎn)向角（whl）（L1，R1等）
IMP_R_STR_EXT_(whl)	（whl）（L1，R1等）的瞬時(shí)總轉(zhuǎn)向比
IMP_STEER_T_IN	轉(zhuǎn)向輸入扭矩

表9.用于替換整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸出變量

變量	描述
STEER_SW	方向盤(pán)角度
STRAV_SW	方向盤(pán)角速度
M_SW	轉(zhuǎn)向扭矩輸入（開(kāi)環(huán)控制）
F_Trd(whl)	在齒條的運(yùn)動(dòng)方向上對(duì)齒條施加的拉桿力或
M_Trd(whl)	在轉(zhuǎn)向器輸出端由于拉桿力而產(chǎn)生的力矩

轉(zhuǎn)向界面?

有兩個(gè)界面可以裝配轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的屬性。圖7顯示的是定義了整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的界面。①轉(zhuǎn)向柱慣量（關(guān)鍵詞=I_COL）。轉(zhuǎn)向盤(pán)和旋轉(zhuǎn)柱部件的慣性力矩。當(dāng)轉(zhuǎn)向輸入是通過(guò)轉(zhuǎn)向角度（開(kāi)環(huán)控制或閉環(huán)控制），這個(gè)參數(shù)沒(méi)有影響。由于管柱的加速度是未知的，CarSim無(wú)法計(jì)算出慣性力矩效應(yīng)。當(dāng)輸入的是開(kāi)環(huán)扭矩控制時(shí)，這個(gè)參數(shù)是必須的。②轉(zhuǎn)向系統(tǒng)慣量（關(guān)鍵字=I_GEAR_IN）。轉(zhuǎn)向齒輪和連桿部件的慣性力矩。系統(tǒng)慣性與輸入齒輪有關(guān)。它代表了在輸入齒輪處產(chǎn)生角加速度所需的扭矩。這個(gè)量不包括轉(zhuǎn)向輪端部件（轉(zhuǎn)向節(jié)、剎車(chē)、車(chē)輪和輪胎）在轉(zhuǎn)向軸上的慣性力矩。將慣量與輸入齒輪的慣量相加，意味著方程將齒條和拉桿的質(zhì)量，或輸出齒輪、搖臂和拉桿的慣量，視為它們與輸入齒輪的慣量組合在一起。例如，如果齒條和小齒輪的C系數(shù)為40mm/rev，則小齒輪節(jié)距半徑為0.00637m。4kg的齒條和拉桿質(zhì)量將對(duì)系統(tǒng)慣性產(chǎn)生m*r^2或0.000162kg-m^2。這是一個(gè)重要的事實(shí)：如果對(duì)C系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)慣性應(yīng)按C系數(shù)平方的變化比例進(jìn)行調(diào)整。

③轉(zhuǎn)向柱阻尼（關(guān)鍵詞 = D_COL）。應(yīng)用于轉(zhuǎn)向柱的粘性阻尼系數(shù)。

④轉(zhuǎn)向柱滯后（關(guān)鍵字=HYS_COL）。轉(zhuǎn)向柱滯后扭矩。這是在向左和向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)測(cè)量到的扭矩差值的二分之一，僅適用于轉(zhuǎn)向柱部件。它代表了轉(zhuǎn)向柱部件中的摩擦力。

圖 7 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)界面

? ??⑤轉(zhuǎn)向柱參考滯后角（關(guān)鍵詞=BETA_COL）。當(dāng)轉(zhuǎn)向方向反轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦（滯后）力矩不會(huì)瞬間從一個(gè)極限跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限, 需要一定的位移量來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。一個(gè)名為β的參數(shù)定義了摩擦力矩實(shí)現(xiàn)這一過(guò)渡的速度。β有時(shí)被稱為空間時(shí)間常數(shù)，出現(xiàn)在方程中，與一階微分方程中的時(shí)間常數(shù)相同。但是，它是以位移（度）為單位，而不是以時(shí)間為單位。

β約為從一個(gè)極限轉(zhuǎn)矩到另一個(gè)極限轉(zhuǎn)矩變化的95%所需的角度的1/3。例如，如果需要1.5°才能覆蓋95%的轉(zhuǎn)矩滯后，那么Beta就是0.5°。

⑥下拉列表，用于選擇方向盤(pán)處的扭矩計(jì)算方法（圖8）。

圖 8.在方向盤(pán)處計(jì)算扭矩的選項(xiàng)

如果選擇了從表格中計(jì)算方向盤(pán)扭矩，則可以鏈接到定義方向盤(pán)扭矩為總扭矩和車(chē)速的函數(shù)的表格。如果選擇了 "主銷(xiāo)力矩計(jì)算"，那么用于獲得方向盤(pán)扭矩的方法取決于轉(zhuǎn)向器的控制輸入。當(dāng)轉(zhuǎn)向器由扭矩輸入控制時(shí)，只需將指定的輸入扭矩傳遞給輸出變量進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)轉(zhuǎn)向由方向盤(pán)角度輸入控制時(shí)（開(kāi)環(huán)或由駕駛者模型控制），則需要利用主銷(xiāo)轉(zhuǎn)矩、瞬時(shí)轉(zhuǎn)向比、動(dòng)力轉(zhuǎn)向輔助、立柱阻尼和立柱滯后等參數(shù)來(lái)計(jì)算出方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向柱慣性加速所需的轉(zhuǎn)矩不包括在計(jì)算中，因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制指定了一個(gè)轉(zhuǎn)向角，而駕駛員模型產(chǎn)生的是一個(gè)轉(zhuǎn)向角，而轉(zhuǎn)向角的二導(dǎo)數(shù)（角加速度）在VS求解器中一般是沒(méi)有定義的。?輸出變量F_TRdL*和F_TRdR*(來(lái)自拉桿的齒條載荷)是用每個(gè)車(chē)輪的主銷(xiāo)力矩乘以車(chē)輪運(yùn)動(dòng)學(xué)表插值值計(jì)算出來(lái)的。

⑦@中心的側(cè)向偏移量(關(guān)鍵字=L_KPO)。車(chē)輪中心平面在中心軸之外的側(cè)向距離。這個(gè)距離是沿著輪子的旋轉(zhuǎn)軸取的。

⑧Kingpin傾斜度（關(guān)鍵字=A_KPI）。Kingpin軸傾角（轉(zhuǎn)向軸傾角）相對(duì)于車(chē)輛的X-Z平面。轉(zhuǎn)向軸的Kingpin角為正的轉(zhuǎn)向軸向內(nèi)傾，如界面上的圖所示。

⑨X坐標(biāo)@中心（關(guān)鍵字=X_KPO）。相對(duì)于車(chē)輪旋轉(zhuǎn)軸的縱向位置。如果輪子中心點(diǎn)在主銷(xiāo)的后方，則該坐標(biāo)為正，如圖中所示。

⑩?傾斜角（關(guān)鍵字=A_CASTER）。從車(chē)輛的側(cè)面看，Kingpin軸的傾斜度。如界面上的圖所示，具有正向腳輪的轉(zhuǎn)向軸向后方傾斜。

傳統(tǒng)的扭桿梁從來(lái)都是主動(dòng)轉(zhuǎn)向的。通過(guò)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)會(huì)被忽略。為了達(dá)到前束和轉(zhuǎn)向一致性的目的，車(chē)輪在設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，車(chē)輪圍繞著一個(gè)軸線，通過(guò)車(chē)輪中心的垂直方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向。??用于選擇前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類(lèi)型的下拉列表（圖9）。

圖 9. 前輪的轉(zhuǎn)向類(lèi)型

如果選擇了 "前輪：手動(dòng)循環(huán)球"，那么動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標(biāo)題下的控件就會(huì)被隱藏起來(lái)，而顯示的用于指定轉(zhuǎn)向齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和連桿運(yùn)動(dòng)學(xué)的控件則描述了適當(dāng)?shù)膯挝唬X輪箱輸出以皮特曼臂旋轉(zhuǎn)度為單位）。請(qǐng)注意，雖然該控件指的是循環(huán)球轉(zhuǎn)向，但這一術(shù)語(yǔ)的選擇只是因?yàn)樗亲畛Ｒ?jiàn)的齒輪類(lèi)型。其他類(lèi)型的齒輪（例如，蝸桿和扇形、蝸桿和滾子）也用這些控制器來(lái)描述。只是為了與齒輪齒條和小齒輪系統(tǒng)區(qū)分開(kāi)來(lái)。如果選擇了前輪：手動(dòng)齒輪齒條和小齒輪，那么動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標(biāo)題下的控件將被隱藏，而顯示的用于指定轉(zhuǎn)向齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的控件描述了適當(dāng)?shù)膯挝唬X輪箱輸出，單位為齒條平移毫米）。如果選擇了 "前輪：齒輪輔助循環(huán)球 "或 "前部：立柱輔助循環(huán)球"，則顯示 "動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) "標(biāo)題下的控件，用于指定轉(zhuǎn)向齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和連桿運(yùn)動(dòng)學(xué)的控件描述了適當(dāng)?shù)膯挝唬X輪箱輸出，單位為皮特曼臂旋轉(zhuǎn)度）。請(qǐng)注意，雖然該控件指的是循環(huán)球轉(zhuǎn)向，但選擇這一術(shù)語(yǔ)只是因?yàn)樗亲畛Ｒ?jiàn)的齒輪類(lèi)型。其他類(lèi)型的齒輪（例如，蝸桿和扇形、蝸桿和滾子）也用這些控制器來(lái)描述。只是為了與齒輪齒條和小齒輪系統(tǒng)區(qū)分開(kāi)來(lái)。在齒輪輔助中，輔助是施加到齒輪的輸出端的扭矩。在柱式輔助中，它是施加在齒輪的輸入側(cè)。如果選擇了Front: rack assist rack and pinion或Front: column assistrack and pinion，則顯示在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標(biāo)題下的控件，用于指定轉(zhuǎn)向齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和連桿運(yùn)動(dòng)學(xué)的控件描述了適當(dāng)?shù)膯挝唬X輪箱輸出，單位為齒條平移毫米）。在齒條輔助中，輔助是施加在齒條上的力。在立柱輔助中，輔助力是施加在小齒輪上的力矩。

?用于指定轉(zhuǎn)向齒輪的運(yùn)動(dòng)特性的控制裝置。

根據(jù)下拉列表的設(shè)置??，這些控件指的是齒輪比或齒輪齒條和小齒輪比。每種齒輪類(lèi)型提供了一個(gè)選項(xiàng)來(lái)鏈接到一個(gè)可變的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向齒比表，或黃色區(qū)域來(lái)指定一個(gè)恒定齒輪比。如果選擇了恒定齒輪比，并且齒輪類(lèi)型是循環(huán)球，那么會(huì)出現(xiàn)一個(gè)指定齒輪比的字段（圖7）。

圖 7. 設(shè)置一個(gè)恒定的齒輪比（循環(huán)球）

變速比是以每度輸出的輸入度數(shù)來(lái)指定的。這是工業(yè)上指定轉(zhuǎn)向齒輪比的常用術(shù)語(yǔ)。它應(yīng)該總是有一個(gè)非零的正值。如果這里指定的值為0，VS求解器將因除以0的錯(cuò)誤而失敗。程序函數(shù)決定轉(zhuǎn)向器輸出響應(yīng)于一個(gè)輸入。該字段中的0會(huì)產(chǎn)生一個(gè)未定義的結(jié)果。如果你希望由于某種原因而禁用轉(zhuǎn)向，請(qǐng)選擇可變齒輪比選項(xiàng)，并在表格界面上指定一個(gè)常數(shù)值為零。當(dāng)選擇了可變齒輪比時(shí)，鏈接的表格定義了單位輸入的輸出（恒定齒輪比的倒數(shù)）。第二個(gè)表格可選擇定義中間軸的輸出旋轉(zhuǎn)角度作為輸入角度的函數(shù)。如果選擇了恒定齒輪比，并且齒輪類(lèi)型為齒輪齒條和小齒輪，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)指定齒輪比的字段（圖8）。

圖 8. 設(shè)置一個(gè)恒定的C系數(shù)（齒條和小齒輪）

?傳動(dòng)比由C系數(shù)指定-C齒條和小齒輪傳動(dòng)比在工業(yè)上是一個(gè)常用術(shù)語(yǔ)。C系數(shù)是小齒輪每轉(zhuǎn)一圈的齒條平移量，單位為mm。在VS求解器中，它應(yīng)始終具有正值。

??鏈接到數(shù)據(jù)集的鏈接，這些數(shù)據(jù)描述了在沒(méi)有輪胎力的情況下方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向器輸出的關(guān)系。

這些表中的數(shù)據(jù)必須始終具有正斜率。

?用于指定用于定義車(chē)輪轉(zhuǎn)向角的軸的下拉列表（圖9）。

圖 9. 用于指定用于定義轉(zhuǎn)向角的軸的選項(xiàng)

第一個(gè)選擇“在車(chē)輛坐標(biāo)系中定義轉(zhuǎn)向角”是默認(rèn)選擇。它規(guī)定了相對(duì)于車(chē)輛Z軸定義了車(chē)輪轉(zhuǎn)向角。這是由車(chē)輪平面與車(chē)輛X-Y平面的相交線形成的角度，并且是通常在運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試臺(tái)上測(cè)量的角度。第二個(gè)選擇“將轉(zhuǎn)向角定義為主銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)”指定相對(duì)于轉(zhuǎn)向軸（主銷(xiāo)）定義車(chē)輪轉(zhuǎn)向角。如果使用安裝在懸架上的傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)向角，或者根據(jù)轉(zhuǎn)向幾何因素（例如轉(zhuǎn)向臂長(zhǎng)度和齒條平移）計(jì)算轉(zhuǎn)向角，則此選擇可能更方便。?鏈接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：彈性學(xué)特性數(shù)據(jù)集。鏈接的數(shù)據(jù)集定義了轉(zhuǎn)向輪的總體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)順彈性學(xué)效果。每個(gè)都是非線性成形表，該表乘以左右車(chē)輪圍繞其主銷(xiāo)軸的總力矩來(lái)獲得彈性學(xué)轉(zhuǎn)向效果。

?轉(zhuǎn)向器阻尼（關(guān)鍵字= D_GEAR）或轉(zhuǎn)向齒條阻尼（關(guān)鍵字=D_RACK）。這是轉(zhuǎn)向器的阻尼系數(shù)。對(duì)于循環(huán)球轉(zhuǎn)向，該值基于轉(zhuǎn)向臂的角速度。對(duì)于齒條齒輪系統(tǒng)，它基于齒條平移速度。

?轉(zhuǎn)向器遲滯（關(guān)鍵字= HYS_GEAR）或轉(zhuǎn)向齒條滯后（關(guān)鍵字=HYS_RACK）。轉(zhuǎn)向器處的磁滯（摩擦）。這是左右轉(zhuǎn)向時(shí)測(cè)得的扭矩（或齒條和小齒輪系統(tǒng)的力）差的一半。它表示齒輪，拉桿，球節(jié)，主銷(xiāo)等的總摩擦。

?轉(zhuǎn)向器參考滯后角（關(guān)鍵字= BETA_COL）或齒條參考滯后長(zhǎng)度（關(guān)鍵字=BETA_RACK）。當(dāng)轉(zhuǎn)向方向反轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦（磁滯）不會(huì)立即從一個(gè)極限跳到另一個(gè)極限，過(guò)渡需要一定的位移量。稱為Beta的參數(shù)定義了摩擦進(jìn)行此過(guò)渡的速率。Beta有時(shí)稱為空間時(shí)間常數(shù)，在方程中出現(xiàn)的時(shí)間常數(shù)與一階微分方程中的時(shí)間常數(shù)相同。但是，它以位移單位（度或毫米）而不是時(shí)間表示。

Beta大約是改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)通過(guò)力（或扭矩）變化的95％所需的位移的1/3。例如，如果需要1.5毫米來(lái)覆蓋95％的磁滯，則beta將為0.5毫米。

?數(shù)據(jù)集的可選鏈接，描述了要添加到主銷(xiāo)力矩上的附加抵抗扭矩，該扭矩是車(chē)輪垂直載荷和車(chē)輛速度的函數(shù)。

?轉(zhuǎn)向停止角限制（關(guān)鍵字= A_STR_STOP_L，A_STR_STOP_R）遇到轉(zhuǎn)向停止時(shí)的車(chē)輪轉(zhuǎn)向角。通常，左輪為負(fù)值（右轉(zhuǎn)時(shí)為外輪），右輪為正值（左轉(zhuǎn)時(shí)為外輪）。

?轉(zhuǎn)向止動(dòng)剛度（關(guān)鍵字= K_STR_STOP_L，K_STR_STOP_R）每個(gè)車(chē)輪上的轉(zhuǎn)向止動(dòng)裝置的剛度。通常，如果通過(guò)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向，則應(yīng)將其設(shè)置為零（禁用），因?yàn)檗D(zhuǎn)向控制將繼續(xù)轉(zhuǎn)向，從而導(dǎo)致很高的轉(zhuǎn)向力，并且模型可能會(huì)變得不穩(wěn)定。但是，當(dāng)通過(guò)扭矩進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，轉(zhuǎn)向停止會(huì)阻止系統(tǒng)中不切實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度。

?可選鏈接到描述助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力扭矩或力的數(shù)據(jù)集。僅當(dāng)選擇了一種助力轉(zhuǎn)向選項(xiàng)時(shí)才會(huì)顯示。顯示的類(lèi)型取決于所選的齒輪類(lèi)型。當(dāng)選擇了后轉(zhuǎn)向選項(xiàng)之一時(shí)，后橋沒(méi)有助力轉(zhuǎn)向信息，因?yàn)樗俣ㄌ幱谒欧刂浦隆?/p>

轉(zhuǎn)向助力界面包括一個(gè)字段，用于定義動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。由于系統(tǒng)的輸出不能響應(yīng)輸入的變化而瞬時(shí)變化，因此使用簡(jiǎn)單的時(shí)間常數(shù)來(lái)定義系統(tǒng)響應(yīng)的一階延遲。

??扭力桿剛度（關(guān)鍵字= TBAR）如果選擇了助力轉(zhuǎn)向選項(xiàng)之一，則顯示此字段以指定動(dòng)力轉(zhuǎn)向器扭力桿的剛度。

?用于選擇后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類(lèi)型的下拉列表（圖10）

圖10后輪的轉(zhuǎn)向選項(xiàng)

如果選擇“后輪：未選擇后輪轉(zhuǎn)向”，則用于指定后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控件將被隱藏。如果選擇了后轉(zhuǎn)向選項(xiàng)之一，則將顯示鏈接以指定系統(tǒng)屬性，與前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一樣，并顯示后轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)幾何形狀的字段。此外，還提供了指向“轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：后輪增益”數(shù)據(jù)集的鏈接。假定后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處于伺服控制之下。即，它們沒(méi)有機(jī)械地鏈接到前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。典型的后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到控制，以使其根據(jù)車(chē)輛速度以與前轉(zhuǎn)向不同的比例進(jìn)行轉(zhuǎn)向。由于前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在機(jī)械上未連接到它們，因此它們對(duì)方向盤(pán)扭矩沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此沒(méi)有為它們提供單獨(dú)的輔助信息。出于相同的原因，沒(méi)有提供轉(zhuǎn)向停止信息。?高級(jí)用戶的雜項(xiàng)鏈接，包括與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有關(guān)的更多數(shù)據(jù).

將駕駛員模型與外部轉(zhuǎn)向模型一起使用

用外部模型替換轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件的每個(gè)選項(xiàng)都可以接受開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制輸入?？梢允褂脤?dǎo)入變量IMP_STEER_SW修改轉(zhuǎn)向命令信號(hào)，并在I / O通道：導(dǎo)入界面的下拉列表中選擇選項(xiàng)設(shè)置添加，替換或乘以之一。

將數(shù)學(xué)模型設(shè)置為開(kāi)環(huán)控制時(shí)，導(dǎo)入的轉(zhuǎn)向命令可能會(huì)修改表中的一個(gè)。在閉環(huán)控制（驅(qū)動(dòng)程序模型）中，導(dǎo)入會(huì)修改駕駛員模型的行為。

可選關(guān)鍵字OPT_DRIVER_ACTION（對(duì)于高級(jí)用戶，通過(guò)在其他黃色字段區(qū)域中鍵入關(guān)鍵字及其值進(jìn)行設(shè)置），控制駕駛員模型的行為（如果已選擇）。將OPT_DRIVER_ACTION設(shè)置為0會(huì)使駕駛員模型照常執(zhí)行其計(jì)算，但是結(jié)果控件不會(huì)應(yīng)用于方向盤(pán)。此模式可用于為外部定義的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（例如線控轉(zhuǎn)向）提供控制輸入。可以認(rèn)為是駕駛員的轉(zhuǎn)向“要求”。可以將計(jì)算出的駕駛員控件導(dǎo)出（在變量STEER_DM中），以供外部軟件（例如Simulink）或VS命令定義的方程式使用。將OPT_DRIVER_ACTION設(shè)置為1（默認(rèn)值）會(huì)導(dǎo)致駕駛員模型應(yīng)用計(jì)算出的方向盤(pán)角度來(lái)操縱車(chē)輛。

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