[发明专利]一种用于重载搬运小车的主动独立转向装置

权利要求书

1.一种用于重载搬运小车的主动独立转向装置，其特征在于，包括转向电机(1)、电机控制器(2)、减速器(3)、电机支架(4)、花键套筒(5)、转轴(6)、车身连接板(7)、圆锥滚子轴承(8)、深沟球轴承(9)、锁紧螺母(10)、实心轮胎(11)和防松螺母(12)，所述转向电机(1)的传动轴与所述减速器(3)相连接，所述减速器(3)的输出轴设有花键，所述花键通过所述花键套筒(5)与所述转轴(6)的顶端连接，所述转轴(6)通过所述圆锥滚子轴承(8)和所述深沟球轴承(9)与所述车身连接板(7)相连接，并通过所述锁紧螺母(10)与所述车身连接板(7)形成轴向固定，所述车身连接板(7)上设置有所述电机支架(4)，所述电机支架(4)的内侧和外侧分别设置有由所述转向电机(1)和所述减速器(3)组成的转向动力总成和所述电机控制器(2)，所述转轴(6)的底部两端通过所述防松螺母(12)固定有所述实心轮胎(11)；

所述电机控制器(2)固定于所述电机支架(4)的外侧侧壁上，通过CAN总线与整车控制器实时通信，其内部设有用于实时解析CAN总线中转向轮期望角度位置信号的CAN卡，所述转向轮期望角度位置信号与所述减速器(3)内的绝对角度传感器形成闭环，并最终通过所述转向电机(1)实现对所述减速器(3)的输出轴的角度精准控制；

所述电机控制器(2)的控制逻辑集成有转向控制算法，该算法包括误差反馈控制器、干扰控制器和补偿饱和控制器，其中：

所述误差反馈控制器，用于根据第一预设关系中所设定的反馈比例控制参数、反馈积分控制参数、反馈微分控制参数，及由所述减速器(3)内部获取的实际转向角与期望转向角的差值，共同确定所述误差反馈控制器的第一控制量；

所述干扰控制器，用于根据第二预设关系中所设定的干扰控制增益参数，及所计算的实际转向角、总控制输出量，共同确定干扰控制器的第二控制量；

所述补偿饱和控制器，用于根据第三预设关系，利用获取所述补偿饱和控制器的补偿增益参数、所述转向电机(1)的最大转矩值、所述第一控制量和所述第二控制量计算并确定所述转向控制算法的总控制输出量；

所述第一预设关系的描述公式为：

式中，u_fb为第一控制量，k_p为反馈比例控制参数，k_i为反馈积分控制参数，k_d为反馈微分控制参数，e为转向角误差，t为时间；

所述第二预设关系的描述公式为：

式中，u_ff为第二控制量，u_fn为转向控制算法的总控制输出量，其初始值设定为0，β₁、β₂、β₃均表示干扰控制增益参数，a表示干扰控制器的调节参数，δ表示实际转向角，ε、z₁、z₂均为计算中间量，z₁的初始值为控制开始时刻的实际转向角，fal表示构造函数；

所述第三预设关系的描述公式为：

u_fn＝u_msat[(u_fb+u_ff/b)/u_m]

式中，u_fn为转向控制算法的总控制输出量，其初始值设定为0，u_m为转向电机的最大转矩值，b为补偿增益参数，sat表示饱和符号，表征系统是否超过控制量的最大约束。

2.根据权利要求1所述的一种用于重载搬运小车的主动独立转向装置，其特征在于，所述的转向电机(1)的传动轴通过用于抵消装配时产生的形位公差并减少工作时的振动的梅花联轴器与所述减速器(3)的传动轴相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于重载搬运小车的主动独立转向装置，其特征在于，所述减速器(3)的主体采用铸铝成型，其上下端面均设有端面密封，所述端面设有内螺纹孔，所述减速器(3)通过所述内螺纹孔与所述电机支架(4)螺纹连接。