[發明專利]一種線控四輪獨立轉向系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010632990.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111746631B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 梁為何;趙萬忠;欒眾楷;周小川;張子俊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B60G15/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種線控四輪獨立轉向系統，其特征在于，包括：車架(1)、懸架、車輪(8)和套筒轉向電機總成(7)；所述懸架分別與車輪(8)和車架(1)連接，所述懸架包括：下擺臂(10)、轉向節(9)、彈簧上支座(3)、彈簧下支座(5)、彈簧(4)和減震器(6)，所述彈簧(4)分別與彈簧上支座(3)、彈簧下支座(5)連接，并設于二者之間；所述下擺臂(10)和減震器(6)均與轉向節(9)連接，所述轉向節(9)與車輪(8)連接；所述下擺臂(10)還與車架(1)連接，所述彈簧上支座(3)通過球鉸(2)與車架(1)連接，所述套筒轉向電機總成(7)與彈簧下支座(5)固定連接，所述套筒轉向電機總成(7)驅動減震器(6)繞其軸線轉動輸出力矩，使轉向節(9)帶動車輪(8)偏轉實現轉向；

所述套筒轉向電機總成(7)包括：套筒電機、減震器外殼(18)和由若干齒輪滾柱組成的行星輪系(16)；所述套筒電機的定子線圈(13)套接在其轉子(14)外，且轉子(14)的內壁上設有內齒圈(15)；所述轉子的內齒圈(15)與所述行星輪系(16)嚙合；所述減震器外殼(18)設有外齒圈(17)，其與行星輪系(16)嚙合；

所述系統還包括：電子控制單元(12)，其同時連接4個套筒電機和轉角傳感器，所述電子控制單元接收上層控制器發來的轉角指令信號和轉角傳感器信號，并輸出電流驅動套筒電機轉動，控制四個車輪完成轉動。

2.根據權利要求1所述的線控四輪獨立轉向系統，其特征在于，所述球鉸(2)為虎克鉸或其他等效形式。

3.根據權利要求1所述的線控四輪獨立轉向系統，其特征在于，所述下擺臂(10)外側通過球鉸與轉向節(9)連接，內側通過旋轉副與車架(1)鉸接，所述轉向節(9)上裝有轉角傳感器(11)。

4.根據權利要求1所述的線控四輪獨立轉向系統，其特征在于，所述減震器(6)的軸線通過下擺臂(10)的球鉸中心，減震器(6)的工作缸筒與轉向節(9)連接，減震器(6)的活塞桿與彈簧上支座(3)連接。

5.根據權利要求1所述的線控四輪獨立轉向系統，其特征在于，所述電子控制單元內置混合H₂/H_∞轉角跟蹤控制器，所述混合H₂/H∞轉角跟蹤控制器的算法用下式表示：

Minimize:||W₃(s)K(s)S(s)||₂

式中，S(s)為靈敏度函數，T(s)為補靈敏度函數，W_i(s)為加權函數，i＝1,2,3，K(s)為混合H₂/H∞控制器的傳遞函數。

6.一種線控四輪獨立轉向系統的控制方法，其特征在于，步驟如下：

1)接收上層控制器發送的轉角指令信號，即期望轉角，及轉角傳感器信號，即實際轉角；

2)求解期望轉角和實際轉角的偏差；

3)將偏差輸入電子控制單元，電子控制單元根據混合H2/H∞控制算法計算套筒電機的驅動電流大小，輸入到套筒電機的定子線圈，則套筒電機的轉子帶動內齒圈轉動，內齒圈驅動行星輪系中各個齒輪滾柱轉動，經減速增矩后驅動減震器外殼轉動，進而帶動車輪偏轉，完成轉向動作；

所述混合H₂/H∞算法用下式表示：

Minimize:||W₃(s)K(s)S(s)||₂

式中，S(s)為靈敏度函數，T(s)為補靈敏度函數，W_i(s)為加權函數，i＝1,2,3，K(s)為混合H₂/H∞控制器的傳遞函數。