为了提高四轮转向(4WS)汽车的操纵稳定性和主动安全性,建立汽车二自由度四轮转向模型和系统状态方程,应用LQR最优控制理论建立了以横摆角速度和质心侧偏角为优化目标的四轮转向线性控制二次型最优控制模型,并基于路径跟踪策略建立预瞄驾驶员方向控制模型。基于"人-车-路"闭环控制系统,在Matlab/Simulink、CarSim联合仿真环境下对普通前轮转向、前后轮转角比例控制、LQR控制的控制效果进行验证。结果表明LQR控制器能够很好地改善汽车质心侧偏角和横摆角速度的动态响应特性,高速控制效果最佳,基于LQR控制的4WS汽车具有更好的道路循迹能力、高速稳定性和主动安全性。

尾翼是改善高速车辆行驶稳定性的重要装置。利用CATIA软件建立了MIRA三维模型,对其外流场进行了数值模拟,利用Profili软件对尾翼进行了设计,对加装尾翼高速轿车的外流场进行数值模拟,分析了尾翼的翼型与攻角形式对高速轿车气动升力的影响。结果表明,随着翼型的弯曲程度逐渐增大,升力系数逐渐减小,当尾翼翼型为S1223型,整车气动升力系数最大;随着攻角增大,汽车阻力系数逐渐增大,而升力系数逐渐减小。