[发明专利]主动摇摆正三轮车及其前馈反馈控制方法

说明书

本发明公开了一种主动摇摆正三轮车，包括正三轮车本体、摇摆机构、正三轮车离心惯性检测装置、前叉编码器和摇摆控制系统；所述摇摆机构安装在驾驶厢与货厢之间，包括电缸推杆和电机，所述电缸推杆的两端均为可转动连接结构，因此驾驶厢、电缸推杆和形成三连杆机构；离心惯性检测装置用于获得反馈信息，前叉编码器用于获得前馈信息；所述摇摆控制系统根据前馈和反馈信息计算电缸推杆伸缩量从而使驾驶厢朝向车辆转弯/转向形成的圆弧的圆心方向侧倾，对三轮车进行摇摆控制。还公开了一种主动摇摆正三轮车的前馈反馈控制方法。

技术领域

本发明涉及一种电动正三轮车的摇摆机构，尤其涉及一种主动摇摆正三轮车及其前馈反馈控制方法。

背景技术

随着摩托车、汽车的日益普及，其安全性也越来越受到消费者的关注。大多车辆的转弯都是通过方向盘、转向轴带动横杆进行摆动，从而实现车轮的转向。而当自动倾斜车辆转弯时，如果车速过高、或者载重过重，车辆转弯时的离心力较大，容易引起驾乘人员的不适，而且车辆有侧翻的危险，为了检测车辆的离心加速度，并为车辆提供一种主动摇摆的控制目标，本发明提出了一种车辆惯性检测装置及其在主动摇摆车辆中的应用方法，该方法装置简单、不需要检测车辆速度与重量等信息进行复杂的计算，就能得到准确的离心力的状态，为主动摇摆提供可靠的控制反馈。

WO2020/117043公开了一种自平衡的摇摆车，包括具有两个驱动轮的后车架部分和具有至少一个车轮的前车架部分，后车架部分包括用于旋转驱动轮的推进驱动器、用于使前车架部分围绕倾斜轴倾斜的倾斜驱动器和用于基于驾驶员转向输入控制倾斜驱动器的控制器，其中倾斜驱动器包括位于距倾斜轴线预定距离处的电动机和带有齿轮的倾斜构件，倾斜构件具有与齿轮啮合的齿面，使得倾斜构件可以通过旋转轴横向于倾斜轴移动，从而倾斜驱动器和倾斜构件连接到相应的前框架部分和后框架部分。上述自平衡的摇摆车的倾斜构件为带有齿轮组件，加工复杂，长期使用时齿轮易于磨损，从而对摇摆车的安全性带来隐患；此外，上述自平衡的摇摆车采用力矩传感器、采集车辆行驶速度、车把转身角等信息，通过解算获得车辆转弯半径、离心加速度，以得到合适的摇摆控制，计算误差大。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种主动摇摆正三轮车及其前馈反馈控制方法，本发明的三轮车采用连杆式摇摆机构，结构简单，反应速度快，控制方法采用基于阻尼摆的惯性检测装置检测车辆离心力的大小，作为反馈信息，并以前叉编码器检测车辆转向，作为前馈信息，进行主动摇摆的实时控制，从而提高了摇摆控制的快速性、灵活性和准确性，增加摇摆的安全性。本发明所述的控制方法能够在行驶过程中根据三轮车的行驶状态自动调整驾驶厢的倾角，以弥补转弯过程中产生的离心力，或者弥补由于倾斜路面造成的车辆侧倾。

本发明的第一个方面公开了一种主动摇摆正三轮车，包括正三轮车本体、摇摆机构、正三轮车离心惯性检测装置、前叉编码器和摇摆控制系统；

所述正三轮车本体包括驾驶厢和货厢，所述货厢上安装两个后轮，相对地面不能产生摇摆；所述驾驶厢的前端安装前轮，所述驾驶厢和货厢通过旋转轴连接，所述驾驶厢能够绕旋转轴与货厢产生相对转动，转动的角度为±20°；

所述摇摆机构安装在驾驶厢与货厢之间，包括电缸推杆和用于推动所述电缸推杆做直线运动的电机，所述电机固设在电缸推杆上；所述电缸推杆的两端均为可转动连接结构，所述电缸推杆的上端通过铰链与固定在所述驾驶厢上的支架连接，所述电缸推杆的下端通过铰链与固定在货厢上的基座连接；所述摇摆机构用于根据所述摇摆控制系统的指令伸长、缩短所述电缸推杆从而带动驾驶厢与货箱产生相对旋转，形成摇摆运动；

所述正三轮车离心惯性检测装置包括双金属板机构、摆动机构和惯性机构编码器，安装在驾驶厢后部，利用惯性机构编码器检测摆动机构相对于驾驶厢的摆动角度，从而检测车辆行驶过程中由于转弯面产生的离心力，为三轮车的主动摇摆控制提供反馈信息；

所述前叉编码器安装在三轮车的前轮转向轴上，用以检测车辆行驶过程中的前轮的转动与转向，为三轮车的主动摇摆控制提供前馈信息；