[发明专利]一种基于分数阶微积分变换的车辆自动化转向装置

说明书

本发明公开了一种基于分数阶微积分变换的车辆自动化转向装置,包括转向组件、固定组件、动力组件、车辆自动驾驶组件和移动电源，转向组件包括转向轴、第一套筒、第二套筒和连接齿套，第一套筒、第二套筒和连接齿套均套设在转向轴上，固定组件用于将转向装置与车辆进行连接，动力组件包括传动电机、连接电机和转向电机，传动电机用于带动转向电机的移动，连接电机用于控制连接齿套在第二套筒上移动，转向电机用于带动转向轴转动，车辆自动驾驶组件用于控制动力组件运行，移动电源为动力组件提供电源；本发明结构设计合理，车辆转向精度高且安全可靠，适宜大量推广。

技术领域

本发明涉及车辆转向控制技术领域，具体涉及一种基于分数阶微积分变换的车辆自动化转向装置。

背景技术

汽车转向系统是决定汽车安全系统的关键总成。由于传统转向机械系统中，转向盘与转向轮之间是由机械连接的，存在着转向系统中的传动比固定、传动比不能随车速变化以及转向柱的存在威胁着驾驶员的人身安全等缺陷。汽车自动转向技术由于具有极强的舒适性以及安全性，已被广泛应用，在公开的技术中，当选择自动转向控制时，在后轮转向控制已经在中性位置处停止之后，前轮转向控制装置开始自动转向控制。当取消对自动转向控制的选择时，在自动转向控制已经停止之后后轮转向控制装置开始后轮转向控制。

现有技术中车辆自动控制技术大多采用整数阶PID控制模块，由于实际的研究对象一般都不是理想的整数阶系统，而是由任意阶次的微分方程与积分方程构成的，使得整数阶PID控制模块在使用过程中具有一定的局限性，使得车辆自动转向不够精准和线性，增加了安全隐患。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种转向精准、安全性高的基于分数阶微积分变换的车辆自动化转向装置。

本发明的技术方案为：一种基于分数阶微积分变换的车辆自动化转向装置,包括转向组件、固定组件、动力组件、车辆自动驾驶组件和移动电源；转向组件包括转向轴、第一套筒、第二套筒和连接齿套，转向轴包括第一轴部和第二轴部，第一轴部用于与车辆驾驶盘连接，第二轴部固定连接在第一轴部下端，第二轴部用于与车辆转向架连接，第一轴部下端设置有第一齿圈，第一齿圈上端设置有限位块，第一套筒活动套设在第一轴部上，且位于第一齿圈上端，第二套筒可转动卡接在第二轴部上端，第二套筒上设置有第二齿圈和转向齿轮，转向齿轮位于第二齿圈下端，连接齿套套设在第二轴部上端，且与第二齿圈啮合连接，连接齿套侧壁周向设置有转动槽，转动槽内活动卡接有转动杆；固定组件包括连接横梁和法兰盘，连接横梁水平固定设置在第一套筒的两侧，法兰盘通过第一拉杆固定设置在连接横梁下端，第二轴部贯穿法兰盘；动力组件包括传动电机、连接电机和转向电机，传动电机和连接电机均固定设置在法兰盘上，传动电机的输出轴上设置有传动齿轮，连接电机的输出轴上设置有丝杠，转动杆下端设置有螺纹套，丝杠与螺纹套螺纹连接，转向电机的输出轴上设置有副齿轮，转向电机的下端设置有滑块，法兰盘上设置有滑动槽，转向电机通过滑块活动卡接在滑动槽内，转向电机上设置有连接板，连接板上设置有齿条，齿条与传动齿轮啮合连接；车辆自动驾驶组件包括自动导航模块和分数阶PID控制模块，分数PID控制模块分别与自动导航模块、传动电机、连接电机和转向电机无线连接；移动电源为传动电机、连接电机和转向电机提供电源。

进一步地，第一套筒与第一轴部连接处设置有转动轴承，转动轴承设置有两个，两个转动轴承分别位于第一套筒内部上下两端，通过设置转动轴承，减小第一轴套与第一轴部的磨损，同时提高第一轴部转动时的稳定性。

进一步地，转向电机设置有两个，两个转向电机的输出轴上均设置有副齿轮，两个转向电机的下端均设置有滑块，法兰盘上设置有滑动槽，两个转向电机分别通过滑块活动卡接在滑动槽内，两个转向电机上均设置有连接板，连接板上均设置有齿条，两个齿条相对设置，且分别与传动齿轮啮合连接，使用时，传动电机上的传动齿轮带动两个齿条相对运动，使得两个转向电机上的副齿轮与转向齿轮啮合连接，通过设置两个转向电机，使得转向轴转动时更加线性。