The goal of this thesis work is to evaluate and quantify the advantages and disadvantages of Active Rear Steering (ARS). The evaluation is carried out through Multi-Body System (MBS) simulations. An analytical model has been developed to better understand the basic dynamics of vehicles equipped with rear steering. In parallel, a high fidelity MBS model is developed in Simpack. This model includes suspension kinematics and compliance, allowing for detailed analyses of steering hardware performance. Next, different control strategies aiming at improving manoeuvrability, stability and agility are implemented in Simulink. In order to assess their effectiveness, the high fidelity model is utilised by running co-simulation with Simulink. Manoeuvrability is assessed through constant steer, constant radius and ramp steer manoeuvres. Stability is assessed through transient manoeuvres such as step steer and sine with dwell. Agility is assessed through step steer and frequency response. Ultimately, also a subjective assessment is carried out by means of Volvo Cars' dynamic driving simulator. The conclusion from the assessment is that the drivers feel the all wheel steered vehicle more stable during evasive manoeuvres. It is concluded that for manoeuvrability the minimum turning radius is reduced by 19 % at low velocity; this implies that the steering angle request is reduced at low velocity, while it is increased at high velocity. A slightly higher steering angle request at high velocity might be beneficial since the driver would be able to control the vehicle in a wider range of steering wheel angles. For agility the results are contradicting: on the one hand, according to the step steer rise time difference between lateral acceleration and yaw rate, the controlled vehicles are performing worse than the passive vehicle; on the other hand, according to the frequency response analysis, both the delays between steering input and yaw rate and between lateral acceleration and yaw rate are reduced up to respectively 75 % and 46 % for the considered frequency range. Finally, for stability, the yaw rate overshoot from a step steer can be reduced up to 65 % at high velocity and the sideslip angle can always be reduced. The vehicle equipped with ARS outperforms the passive vehicle in the sine with dwell manoeuvre. / Målet med detta examensarbete är att utvärdera och kvantifiera fördelarna och nackdelarna med Active Rear Steer (ARS) för Volvo Cars. Utvärderingen utförs genom Multi-Body System (MBS) simuleringar. En analytisk modell har utvecklats för att bättre förstå den grundläggande dynamiken i fordon utrustade med bakhjulsstyrning. Parallelt utvecklades en MBS-modell med hög precision i Simpack. Denna modell inkluderar hjulupphängningens kinematik och eftergivlighet, vilket möjliggör detaljerade analyser av styrhårdvarans prestanda. Därefter implementeras olika kontrollstrategier som syftar till att förbättra manövrerbarhet, stabilitet och agilitet i Simulink. För att bedöma deras effektivitet används MBS-modellen för att köra co-simulering med Simulink.Manövrerbarhet bedöms genom konstant styrning, konstant radie och rampstyrning. Stabilitet bedöms genom transienta manövrar som stegstyrning och sinus med fördröjning. Agilitet bedöms genom stegstyrning och frekvensrespons. Slutligen görs också en subjektiv bedömning med hjälp av Volvo Cars dynamiska körsimulator. Slutsatsen från bedömningen är att förarna anser att fordonet upplevs vara mycket stabilare vid undanmanövrar. Vidare är slutsatsen att för manövrerbarhet minskar den minsta svängradien med 19 % vid mycket låg hastighet; detta innebär att styrvinkel reduceras vid låg hastighet, medan den ökar vid hög hastighet. En något högre styrvinkeln kan vara fördelaktig eftersom föraren skulle kunna styra fordonet i ett större rattvinkelområde. För agilitet är resultaten motsägelsefulla: å ena sidan, enligt stegstyrningstidsskillnaden mellan lateral acceleration och girhastighet, fungerar de aktiva fordonen sämre än det passiva fordonet; å andra sidan, enligt frekvensresponsanalysen, reduceras både fördröjningarna mellan girhastighet och styrvinkel och mellan lateral acceleration och girhastighet upp till ungefär 30 %. Slutligen, för stabilitet, kan girhastighetens översläng från en stegstyrning minskas upp till 65 % vid hög hastighet och avdriftsvinkeln kan alltid minskas. Fordonet som är utrustat med ARS överträffar det passiva fordonet i manövern sinus med fördröjning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-314169 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Rossi, Matteo, Bertoli, Gabriele |
| Publisher | KTH, Väg- och spårfordon samt konceptuell fordonsdesign |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:298 |
Page generated in 0.002 seconds