In this paper, steering systems for mobile robot with permanent magnet wheels are discussed. The mobile robot with permanent magnet wheels can have three different types of steering and driving configurations; two-wheels, three-wheels, four-wheels. By a Two-WD(Wheel Driving) system, driving and steering characteristics are controlled by ratio of each wheel speeds. Three-WD system is steered by a front wheel and driven by rear wheels. Four-WD system has better stability than two wheel system. Usually the permanent magnet wheel has nearly none slip. Thus turning radius of the mobile robot with three-WD and four-WD System will be increased and the steering and driving system will be complicated. To solve this problem, two magnet wheels with two dummy wheels are used in this study. fuming radius of the developed mobile robot is small and the structure of the robot is simple. It is possible to move forward, backward, to turn left and right, and to rotate freely with two-WD. This study proved that two-WD system is very suitable fur the mobile robot with permanent magnet wheels.
Design and experimental results of yaw rate controller is described for electricallydriven four wheel vehicle without steering mechanism. Yaw rate controller has been known to be necessary to cope with nonlinear char-acteristics of the wheel/road conditions with respect to different road condition and steering angle. For an effective yaw rate control, a fuzzy PID gain scheduler is considered with changing control parameters. In order to apply proposed algorithm to the system a downsized four wheel drive electrically driven vehicle without steering mechanism was manufactured. With these techniques the proposed yaw rate controller is shown by experiment results to be obtained suficient performance in the whole steering regions.
This paper presents a fault tolerant control strategy for Steer-by-Wire (SbW) systems. Among many problems to be solved before commercialization of SbW systems, maintaining reliability and fault tolerance in such systems are the most pressing issues. In most previous studies, dual steering motors are used to achieve actuation redundancy. However, relatively few studies have been conducted to introduce fault tolerant control strategies using rear wheel steering system. In this work, an actuator fault in front wheel steering is compensated by active rear wheel steering. The proposed fault tolerant control algorithm consists of disturbance observer and sliding mode control. The fault tolerant control performance of the proposed approach is validated via computer simulation studies with Carsim vehicle dynamics software and MATLAB/Simulink.
The aim of this study was to evaluate driving performance of Healthy and disabled groups (with or without driver's license) to control steering wheel by using steering assistive devices in the driving simulator. The persons with partial loss of use of all four limbs have problems in operation of the motor vehicle because of functional loss to operate steering wheel. Therefore, if steering assistive devices for grasping the steering wheel are used to control the vehicle on the road in persons with disabilities, the disabled persons can improve mobility in their community life by driving a motor vehicle safely. Ten healthy subjects (with or w/o driver's license) and ten subjects with physical disabilities (with or w/o driver's license) were involved in this study to evaluate driving performance to operate steering wheel by using four types of steering assistive devices (Single-pin, V-grip, Palm-grip, Tri-pin) in driving simulator. STISim Drive 3 software was used to test the steering performance in four scenarios: straight road at low and high speed of vehicle (40 km/h and 80 km/h), curved road at low and high speed of vehicle (40 km/h and 80 km/h). This study used two-way ANOVA in order to compare the effects of two factors (type of steering assistive device and subject group) in the three dependent variables of driving performance (the lateral position of vehicle, standard deviation of lateral position representing the variation of the left and right movement of the vehicle and the number of line crossing). The mean values of the three dependent variables (lateral position, standard deviation of lateral position, the number of line crossing) of steering performance were statistically significantly smaller for the healthy or disabled groups with driver's license than the other groups without driver's license on the curved road at high speed of vehicle compared to low speed of vehicle.
The working tactor of this study, an agriculture machine, is consisted of 4 wheel driving system with gear trains and 4-type wheel steering system. Since technological regions for 4 wheel driving system and 4-type wheel steering system are some large, we divide on two studies on 4 wheel driving system and 4-type wheel steering system This study develops transmission and axle that are very important units for strong working operation because the power of tractor is largely affected by transmission and axle. Even if the development of the power train is some common technology, it is very complicated work and needs many experience know-hows. So, for new given specifications fitted to the working tractor, a kind of new agriculture machine, this study haws out processes that are development of assembly drawing and strength analysis through classical method and CAE software for all internal parts and housing cases.
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.
Steering systems are classified as FWS(front-wheel steering), RWS(rear-wheel steering) and AWS(all-wheel steering) according to steering position. AWS is effective to reduce turning radius and platform length because all wheels are steered. Although various rear wheel control logics for AWS were developed, these are applied to four wheel steering cars. Therefore new control logics must be developed to apply articulated vehicles. In the present study, it is suggested how to control the real wheels based on the virtual rigid axles and also how to set it to minimize the turning radius.
Kim, Hoyong;Park, Yong-Kuk;Lee, Jae-Kon;Lee, Dong-Ryul;Kim, Gi-Dae
한국자동차공학회논문집
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제8권6호
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pp.142-155
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2000
A MIMO model reference control scheme incorporating the variable structure theory for a vehicle four wheel steering system(4WS) is proposed and evaluated for a class of continuous-time nonlinear dynamics with known or unknown uncertainties. The scheme employs an neural network to identify the plant systems, where the neural network estimates the nonlinear dynamics of the plant. By the Lyapunov direct method, the algorithm is proven to be globally stable, with tracking errors converging to the neighborhood of zero. The merits of this scheme is that the global system stability is guaranteed and it is not necessary to know the exact structure of the system. With the resulting identification model which contains the neural networks, it does not need higher degrees of freedom vehicle model than 3 degree of freedom model. Th proposed scheme is applied to the active four wheel system and shows the validity is used to investigate vehicle handing performances. In simulation of the J-turn maneuver, the reduction of yaw rate overshoot of a typical mid-size car improved by 30% compared to a two wheel steering system(2WS) case, resulting that the proposed scheme gives faster yaw rate response and smaller side angle than the 2WS case.
With the recent advancement of control method and battery technology, the electric vehicle have been researched to replace the conventional vehicle with electric vehicle with the view point of the environmental concerns and energy conservation. An electric vehicle which is equipped with the independent front steering system and in-wheel motors has advantage in terms of control. For example, the different torque which generated by left and right wheels directly can make yaw moment and the independent steering using outer wheel control is able to reduce the sideslip angle. Using of independent steering and driving system, the 4 wheel electric vehicle can improve a performance better than conventional vehicle. In this paper, we consider the method for improving the cornering performance of independent front steering system and in-wheel motor used electric vehicle with the compensated outer wheel angle and direct yaw moment control. Simulation results show that the method can improve the cornering performance of 4 wheel electric vehicle. We also apply the steering motor failure to steer the vehicle turned by the torque difference without steering. This paper describes an independent front steering and driving, consist of three parts; Vehicle Model, Control Algorithm for independent steering and driving and simulation. First, vehicle model is application of TruckSim software for independent front steering and 4 wheel driving. Second, control algorithm describes the reduced sideslip and direct yaw moment method in view of cornering performance. Last is simulation and verification.
A discrete model reference control scheme for a vehicle four wheel steering system(4WS) is proposed and evaluated for a class of discrete time nonlinar dynamics. The schmen employs a neural network to identify the plan systems, wher the neural network estimates the nonlinear dynamics of the plant. The algorithm is proven to be globally stable, with tracking errors converging to the neighborhood of zero. The merits of this scheme is that the global system stability is guaranteed. Whith thd resulting identification model which contains the neural networks, the parameters of controller are adjusted. The proposed scheme is applied to the vehicle active four wheel system and shows the validity and effectiveness through simulation. The three-degree-of freedom vehicle handling model is used to investigate vehicle handing performances. In simulation of the J-turn maneuver, the yaw rate overshoot reduction of a typical mid-size car is improved by 30% compared to a two wheel steering system(2WS) case, resulting that the proposed scheme gives faster yaw rate response andl smaller side slip angle than the 2WS case.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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