[发明专利]主动摇摆正三轮车及其前馈反馈控制方法

权利要求书

1.一种主动摇摆正三轮车，其特征在于包括正三轮车本体、摇摆机构、正三轮车离心惯性检测装置、前叉编码器(32)和摇摆控制系统；

所述正三轮车本体包括驾驶厢(1009)和货厢(1008)，所述货厢(1008)上安装两个后轮(1007)，相对地面不能产生摇摆；所述驾驶厢的前端安装前轮(1006)，所述驾驶厢和货厢通过旋转轴(17)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(2004)和用于推动所述电缸推杆做直线运动的电机(2041)，所述电机(2041)固设在电缸推杆上；所述电缸推杆(2004)的两端均为可转动连接结构，所述电缸推杆(2004)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(3004)，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(32)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；

所述摇摆控制系统包括电机驱动器、信息采集模块、和微处理器模块；所述信息采集模块用于采集前馈信息和反馈信息；

微处理器模块用于：综合所述信息采集模块获得的前馈和反馈信息，利用前馈PID控制器和反馈PID控制器计算摇摆所需要的电缸推杆伸缩量并输出给电机驱动器；

所述电机驱动器用于：根据微处理器模块得出的电缸推杆伸缩量驱动摇摆机构的电机，指示电缸推杆伸出或者缩回，从而对三轮车进行摇摆控制，使驾驶厢朝向车辆转弯/转向形成的圆弧的圆心方向侧倾；所述电机驱动器与所述电机电连接。

2.根据权利要求1所述的主动摇摆正三轮车，其特征在于所述反馈信息包括车身摇摆的角度信息，所述前馈信息包括前叉转角信息。

3.根据权利要求2所述的主动摇摆正三轮车，其特征在于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(3004)，安装在所述摇摆机构上且所述装置与地面平行设置，所述双金属板机构包括两个平行设置、导电且不导磁的金属板(3001)，所述摆动机构具有第二旋转轴(3003)和摆锤(3022)，所述第二旋转轴(3003)安装在所述金属板(3001)的顶端上的孔中并能够自由旋转，所述第二旋转轴(3003)一端连接有惯性机构编码器(3004)，所述摆锤(3022)为强力磁铁且位于两个金属板之间，且所述摆锤的摆动面与车辆的前进方向垂直。

4.根据权利要求2所述的主动摇摆正三轮车，其特征在于所述正三轮车上还安装有电子陀螺仪，所述电子陀螺仪设置在货厢上用于检测货厢的倾角，其通过串口与主动摇摆控制系统连接。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的主动摇摆正三轮车的前馈反馈控制方法，包括：

步骤一：当所述正三轮车转弯/转向时，车把(1002)带动前叉(1005)转动，所述前叉编码器(32)检测车辆行驶过程中前轮的前叉转角获得前馈信息，所述惯性检测装置的摆锤(3022)在离心力的作用下摆动，所述惯性机构编码器检测摆锤相对于驾驶厢的摆角获得反馈信息；所述摇摆控制系统的信息采集模块采集行驶中的前馈和反馈信息；

步骤二：摇摆控制系统综合步骤一获得的前馈和反馈信息，利用前馈PID控制器和反馈PID控制器计算摇摆所需要的电缸推杆伸缩量；

步骤三：将步骤二获得的电缸推杆伸缩量发送至电机驱动器驱动摇摆机构的电机，指示电缸推杆伸出或者缩回，从而对三轮车的驾驶厢进行摇摆控制，使驾驶厢朝向车辆转弯/转向形成的圆弧的圆心方向侧倾，产生重心偏移，以弥补由于转弯/转向产生的离心力；

步骤四：随着车辆的侧倾，所述惯性机构编码器获取摆锤相对于车辆驾驶厢的摆角θ趋于0度，从而停止侧倾，当车辆结束转弯回正时，车辆驾驶厢将跟随摆锤的摆动，从而使驾驶厢摇摆至竖直位置。