Khi quay vô lăng, lái xe không xác định chính xác quay quay bánh xe cần thiết. Vì vậy việc quay vô lăng không đúng xe có thể chuyển động không đúng quỹ đạo. Đặc tính quay vòng thừa hoặc thiếu là hai hàm điều khiển cần quan tâm, đặc trưng bởi góc lệch bên bánh xe hoặc vận tốc và gia tốc góc quay thân xe quanh trục thẳng đứng. Để kiểm soát việc đảnh lái không đúng của lái xe, hệ thống lái tích cực ra đời. Hình 3.3 là dấu hiệu xác định trạng thái quay vòng thừa/quay vòng thiếu thông qua các cặp vận tốc và gia tốc góc quay thân xe.
(i) Hệ thống lái tích cực: xem hình 3.4 và 3.5.
Hình 3.4 Nguyên lý lái tích cực
Hình 3.5 Hệ thống lái tích cực
Hệ thống lái tích cực được thể hiện trong hình 3.5: trục lái được cắt làm đôi và liên kết với nhau bằng môt bộ vi sai, cho phép phần trên (nối với vô lăng/phần chủ động) quay cùng với vô lăng trong khi phần dưới (bánh răng mặt trời dưới) có thể quay khác góc do nó được điều khiển; phần này quay theo góc lái yêu cầu. Góc lái cần thiết được ECU xác định theo các quan hệ động lực học. Cấu tạo của hệ thống lái tích cực như hình 3.5.
(ii) Hệ thống lái 4 bánh 4WS: xem hình 3.6 và 3.7 và 3.8
Hệ thống lái 4 bánh có hai trạng thái: (i) lái nghịch để đạt cung quay vòng bé, (ii) lái thuận để bảo đảm ổn định chuyển động thẳng (hình 3.6).
Hình 3.6 Sơ đồ lái 4 bánh 4WS
Hình 3.7Hệ thống lái 4 bánh
Cảm biến gia tốc ngang xác định trạng thái quay vòng để xác định góc hướng cho các bánh sau thông qua điều khiển cơ cấu hướng của hệ thống treo. Khi vào cua, vận tốc xe thường dưới 40 km/h, hệ thống lái ở chế độ nghịch, ta đạt cung quay vòng bé. Khi xe chạy vận tốc cao, lớn hơn 40 km/h, hệ thống điều
khiển sang lái thuận, ta được chế độ ổn định, xem hình 3.16. Hình 3.17 và 3.18 là hai sơ đồ lái 4 bánh đặc trưng. Hình 3.19 là hệ thống “Steer-by-Wire”. Hệ thống này có ưu điểm là điều khiển các góc lái chính xác theo yêu cầu “ổn định động lực học”. Tuy nhiên nó có hạn chế ở góc độ “độ tin cậy của hệ thống”. Do vậy người ta phải thiết kế hệ thống kép, xem hình 3.19.
Hình 3.8 Hệ thống lái 4 bánh