《正交法与应用数学》读后感（三）

本帖最后由 ZKL47 于 2010-9-25 09:27 编辑

非线性动态参数设计探索。
田口动态参数设计是最简单的线性动态模型，而实际案例可能应该用非线性关系描述。
汽车方向盘在高速公路上正常转动角度是100度左右、市区驾驶是250度+/- 50度、在正常行驶遇突发避让人或障碍物时，需更大角度转动方向盘，在低速进车位和倒车时，最大转动角度可达700度。经典的五十铃转向系统在设计时，发觉从车轮实际转向对100度到700度的响应是非线性关系。
五十铃案例实际仅做200、250、300度市区驾驶特症的线性动态分析，所以这案例不是“全动态”设计，而仅是部分动态参数设计。
从田口的把平方和视为能量的物理模型解释：输出能量是对可控因子（方向盘角度变化）输入和噪声因子输入的响应。在高速行驶中，某种转向系统为提高稳定性，增加了齿轮减速机构、前轮前束设计……的稳健性设计，但对抑制随机性因素干扰的阻尼功能必然消耗能量，使β数值有所下降。
摩托车的转向系统，因为方向盘和前轮一体化，β≈1，但在直线高速行驶时，驾驶员操作强度大，所以β不是大就好。
动态参数设计中的β较难理解，如用效率解释，可能有越大越好的误导。
笔者认为：可把β解释成相当于静态望目型中的μ，对于不同产品、不同工况有不同最合适的数值。什么叫合适？这里有二个概念：
（一） 国家应有β的最低值和残差的最大值的标准阀。因为如转向系统不灵敏，会影响到安全性，稳定性太差是驾驶舒适牲的质量问题。这2个阈值，相当于合格界限。
厂商可在这二个界限内，平衡二个参数的权重，以适应不同用途的转向系统。
（二） 汽车厂商应标示出该型号不同方向盘转角变动时（从100度到700度全动态），不同的β值和残差值，这样用户可根据这“全动态”的灵敏度和稳定性在方向盘不同转动角度时的不同特点，选合适的转向系统车型。
由于在转向系统中β大，残差也大，即灵敏度和稳定性是相悖的。所以在可变齿轮比的转向系统发明之前，只能在灵敏度优先或稳定性优先两种转向式中选一种。
市区行驶为主时，道路拥挤，只能以β为优先指标。但β偏大时，在正常直线行驶稳定性差，对方向盘操作频繁，驾驶员易疲劳。
而高速公路或长途行驶为主的选稳定性好为优先指标，驾驶员可省力省心。但在高速行驶时，突遇需急避路人或障碍物时，车轮响应不灵敏是极大安全隐患。
本田《雅阁》可变齿轮比的转向系统，解决了两个参数中只能从中取舍一个的难题。
其奥妙是改变了转向齿条设计：
齿条中间齿密，减速比大，稳定性好。齿条两端齿稀，减速比小，车轮实际转弯的角度和方向盘的角度转动差异小，即灵敏度高。
这种设计适用常在高速行驶者，正常时，车况稳定性好，驾驶员对方向盘干预少。遇突发事件，需大角度转动方向盘急转弯时，由于方向盘上齿轮大角度转至齿条两端齿稀处，β变大，又有灵敏度高的特性。解决了原高速行驶β偏低灵敏度差的缺陷。
另一种设计齿条正好相反，中间稀两端密。正常行驶状态灵敏度高，适用专行驶市内的汽车。在大角度转弯时，克服了原来由于β偏大不稳定。现大角度转方向盘时，转换成密齿状态，有平稳园滑感的稳定性特性。
本田《雅阁》新的可变齿轮比的转向系统，可理解为是不同β、不同e的两回归直线组成的折线。是近似的非线性动态参数设计。
但这巳是革命性设计，也可以说是《技术的品质》的提高。如停留在线性动态参数设计内平衡灵敏度和稳定性两个参数，总是顾此失彼，是无法得到技术质上的提高。