[发明专利]一种线控四轮独立转向系统及其控制方法

权利要求书

1.一种线控四轮独立转向系统，其特征在于，包括：车架(1)、悬架、车轮(8)和套筒转向电机总成(7)；所述悬架分别与车轮(8)和车架(1)连接，所述悬架包括：下摆臂(10)、转向节(9)、弹簧上支座(3)、弹簧下支座(5)、弹簧(4)和减震器(6)，所述弹簧(4)分别与弹簧上支座(3)、弹簧下支座(5)连接，并设于二者之间；所述下摆臂(10)和减震器(6)均与转向节(9)连接，所述转向节(9)与车轮(8)连接；所述下摆臂(10)还与车架(1)连接，所述弹簧上支座(3)通过球铰(2)与车架(1)连接，所述套筒转向电机总成(7)与弹簧下支座(5)固定连接，所述套筒转向电机总成(7)驱动减震器(6)绕其轴线转动输出力矩，使转向节(9)带动车轮(8)偏转实现转向；

所述套筒转向电机总成(7)包括：套筒电机、减震器外壳(18)和由若干齿轮滚柱组成的行星轮系(16)；所述套筒电机的定子线圈(13)套接在其转子(14)外，且转子(14)的内壁上设有内齿圈(15)；所述转子的内齿圈(15)与所述行星轮系(16)啮合；所述减震器外壳(18)设有外齿圈(17)，其与行星轮系(16)啮合；

所述系统还包括：电子控制单元(12)，其同时连接4个套筒电机和转角传感器，所述电子控制单元接收上层控制器发来的转角指令信号和转角传感器信号，并输出电流驱动套筒电机转动，控制四个车轮完成转动。

2.根据权利要求1所述的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述球铰(2)为虎克铰或其他等效形式。

3.根据权利要求1所述的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述下摆臂(10)外侧通过球铰与转向节(9)连接，内侧通过旋转副与车架(1)铰接，所述转向节(9)上装有转角传感器(11)。

4.根据权利要求1所述的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述减震器(6)的轴线通过下摆臂(10)的球铰中心，减震器(6)的工作缸筒与转向节(9)连接，减震器(6)的活塞杆与弹簧上支座(3)连接。

5.根据权利要求1所述的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述电子控制单元内置混合H₂/H_∞转角跟踪控制器，所述混合H₂/H∞转角跟踪控制器的算法用下式表示：

Minimize:||W₃(s)K(s)S(s)||₂

式中，S(s)为灵敏度函数，T(s)为补灵敏度函数，W_i(s)为加权函数，i＝1,2,3，K(s)为混合H₂/H∞控制器的传递函数。

6.一种线控四轮独立转向系统的控制方法，其特征在于，步骤如下：

1)接收上层控制器发送的转角指令信号，即期望转角，及转角传感器信号，即实际转角；

2)求解期望转角和实际转角的偏差；

3)将偏差输入电子控制单元，电子控制单元根据混合H2/H∞控制算法计算套筒电机的驱动电流大小，输入到套筒电机的定子线圈，则套筒电机的转子带动内齿圈转动，内齿圈驱动行星轮系中各个齿轮滚柱转动，经减速增矩后驱动减震器外壳转动，进而带动车轮偏转，完成转向动作；

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)为灵敏度函数，T(s)为补灵敏度函数，W_i(s)为加权函数，i＝1,2,3，K(s)为混合H₂/H∞控制器的传递函数。