Abstract
本文是在探討一種新式四輪轉向駕控系統的設計問題。這個設計可以讓駕駛者在分離獨立的方式下，分別操縱汽車的側滑及轉向。設計的方法是先設計一種新的方向盤讓駕駛者除了能轉動它使汽車轉向之外，也可以左右移動它使汽車側滑。有了這個多輸入的方向盤之後，再設計一個多輸入多輸出的轉向控制器將駕駛者的側滑或轉向的命令轉化為汽車前輪及後輪的轉向角，使汽車完成駕駛者的操控命令。控制器的設計分為兩部分，第一部分對穩定的汽車設計了三種不同階數的開迴路控制器，第二部份則則以閉迴路的方法針對穩定及不穩定的汽車分別設計了兩種控制器。設計控制器的方法主要是利用汽車的反傳遞矩陣與汽車原來的傳遞矩陣對消，再用一個對角矩陣來獲得整個系統的解耦控制。為了使轉向控制器能夠跟著車速的變化做改變，本文以文字符號來求汽車的反矩陣。研究結果發現汽車反矩陣的計算要比求它的轉換容易，它幾乎可以直接由汽車的運動方程式得到，這個結果也可以推廣到其他的系統。這個發現使得轉向控制器的設計變得非常簡單而且直接。對於不穩定的汽車，本文設計了一個簡單的內迴路先將汽車穩定，再對它施以解耦控制。研究結果發現利用本文設計的內迴路可以保證所有的汽車在任何速度下都穩定。利用電腦模擬的結果顯示本文設計的各種轉向控制器在車速及其他汽車參數的變化下仍能達到汽車轉向及側滑解耦控制的效果。