1.本发明涉及汽车转向技术领域，具体涉及一种四轮转向独立轮转向驱动装置及其控制方法。
背景技术：2.随着智能网联和自动驾驶汽车技术的发展，更加智能化和共享化的高机动性车辆底盘平台成为行业热点，滑板底盘技术备受关注，特别是适用于滑板底盘的集成转向、制动、悬架和驱动的轮毂电机独立轮成为了理想的模块化解决方案。独立轮转向可以轻松实现零半径转向、横向行驶等传统底盘难以实现的转向功能。另外，相比于前轮转向系统，基于线控技术的四轮转向系统减小了转向时的质心侧偏角，提高了汽车低速转向时的灵活性和高速转向时的操纵稳定性和行驶安全性。
3.目前，针对四轮转向系统的研究多集中于转向系统与底盘其他子系统的集成控制器设计和变传动比等方面，并没考虑内、外侧车轮侧向力不同时饱和的差异特性；另外，传统的四轮转向汽车不具备小转向半径甚至零半径转向的能力，无法满足特种车辆在复杂环境下对高机动性的要求。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种四轮转向独立轮转向驱动装置及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，包括：转角传感器组件、蜗轮蜗杆减速器、电动输出轴组件、电机及其控制器；其中，所述电动输出轴组件设置有电动输出轴和转向输入轴；所述转角传感器组件的本体与转向器壳体固接，所述转角传感器组件的转子与所述电动输出轴固接；所述蜗轮蜗杆减速器的蜗杆与所述电机输出轴连接；所述蜗轮蜗杆减速器的蜗轮与所述电动输出轴固接；所述电动输出轴组件由一对圆锥滚子轴承与法兰支撑连接；所述电动输出轴和转向输入轴通过内外花键联接，所述电动输出轴和转向输入轴均为中空结构。
6.可选实施例中，所述转角传感器组件设置有转角传感器和传感器壳盖；所述转角传感器组件设置在所述蜗轮蜗杆减速器的上方，所述转角传感器的转子与所述电动输出轴通过激光焊接，所述转角传感器的本体与所述传感器壳盖卡紧固连；所述传感器壳盖通过螺栓与转向器壳体连接；其中，所述传感器壳盖和所述转向器壳体之间设置有o型密封圈。
7.可选实施例中，所述蜗轮蜗杆减速器中设置有蜗杆和蜗轮；所述蜗轮的下端通过与其固接的所述电动输出轴的轴肩进行轴向定位，所述蜗轮的上端对所述电动输出轴组件中的角接触球轴承进行支撑，通过锁紧螺母将所述蜗轮与所述角接触球轴承轴向定位；所述蜗轮 通过一对所述角接触球轴承 与所述转向器壳体进行连接，所述蜗杆通过四爪联轴器与所述电机输出轴连接，所述蜗杆和蜗轮通过啮合传动将所述电机的输出扭矩传递到所述电动输出轴上。
可选实施例中，所述电动输出轴组件还设置有轴套、油封和卡簧；所述电动输出轴上端通过所述角接触球轴承支撑，所述电动输出轴与所述转角传感器的转子激光焊接，所述电动输出轴与所述传感器壳盖之间设置有油封；所述转向输入轴与一对圆锥滚子轴承连接，所述转向输入轴与所述电动输出轴之间有轴套，所述轴套通过所述卡簧轴向定位在所述转向输入轴内；所述角接触球轴承与所述转向器壳体的轴承座连接，所述一对圆锥滚子轴承与所述法兰配合连接。
8.可选实施例中，所述电机及其控制器设置有电机、电机控制器、电机控制器壳体、四爪联轴器、ecu插件一、传感器插件和ecu插件二；所述电机输出轴与所述四爪联轴器固连，所述电机通过螺栓与所述转向器壳体连接，所述电机控制器壳体与所述电机通过螺栓进行连接；整车每个车轮上布置一套独立轮转向驱动装置，所述电机控制器，所述电机控制器受控于底盘域控制器的主动转向命令，所述底盘域控制器接收总线传来的车速、整车上电状态信息和转向模式指令来控制四轮的独立转向角度。
9.可选实施例中，所述法兰与所述转向器壳体通过螺栓连接，所述法兰与支撑板通过螺栓连接，所述支撑板与车架固连，所述转向输入轴与转向轮支架通过螺栓连接。
10.另一方面，本发明还提供了一种如上所述的四轮转向独立轮转向驱动装置的控制方法，其特征在于，包括：所述转角传感器采用四通道转角信号，在软件上设计信号监测策略，在某一路信号失效时，及时进行信号仲裁，将信号失效影响缩减到最小。
11.可选实施例中，所述电机采用两套三相绕组，电机控制器采用两个ecu, 分别控制所述电机的两套绕组；所述电机控制器的两个ecu之间实时通信互相进行故障监控。
12.可选实施例中，包括：四轮独立转向模式、零半径原地转向模式、横向行驶模式和故障下的容错转向模式；当处于四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，所述电机控制器根据车辆状态信息计算出四个独立轮分别需要的转角，向所述电机发送控制指令完成独立四轮转向；当处于零半径原地转向模式或横向行驶模式时，所述电机控制器向所述电机发送指令转角，控制所述电机达到零半径原地转向模式或横向行驶模式所需的车轮转角，所述蜗轮蜗杆减速器机械自锁，整车控制轮毂电机配合实现车轮驱动，从而完成车辆的零半径原地转向或横向行驶；当独立轮转向电机的其中一相绕组出现故障时，采用所述故障下的容错转向模式，所述电机控制器控制另一套绕组仍然能够完成预期的转向功能。
13.可选实施例中，当处于四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，车辆的二自由度模型为：；式中，m为整车质量；β为质心侧偏角；u
x
为汽车中心纵向速度分量；γ为横摆角速度；iz为绕质心的横摆转动惯量；k1、k2分别为前轮和后轮的侧偏刚度；a、b分别为汽车质心到前轴和后轴的距离；δf、δr分别为汽车前后轮转角。
14.将上式转化为状态方程：
；其中：；；；；为了使四轮转向汽车获得良好的转向手感、良好的转向轨迹和车辆姿态，应保障稳态转向时的横摆角速度增益与前轮转向汽车相似且质心侧偏角为零，基于以上两个目标构造理想转向参考模型：；其中：；；
；;；式中，δ
f*
为理想转向模型的前轮转角；τ
β
、τ
γ
为一阶惯性环节时间常数；l为汽车轴距；设计全局快速终端滑模控制器使四轮转向汽车在转向时跟踪理想转向模型的状态变量，定义状态跟踪误差为：；设计全局快速终端滑模控制器的滑模面为：s =
ẋ + ρx + σx
q/p
；式中，ρ,σ为滑模面的增益因子，且有ρ,σ》0；p,q为正奇数且p》q，选取指数趋近律，设计控制器为：；其中，k、ε为指数趋近律的增益参数。
15.本发明的有益效果在于：（1）本发明中的四轮转向独立轮转向驱动装置的四个转向轮可以独立转动，充分利用外侧车轮的侧向力，提高了车辆在高速行驶时车辆极限转弯能力，同时，转向系统由线控四轮转向系统代替传统的机械转向系统，使传动比改变更为灵活，消除了路面冲击，是滑板底盘转向的有效解决方案。
16.（2）本发明中的四轮转向独立轮转向驱动装置的控制方法以理想阿克曼转向原理为基础，针对四轮独立转向模式、零半径原地转向模式、横向行驶模式和故障下的容错转向模式，确定不同的转向模式下各转向轮转角匹配关系及各转向驱动轮的差速匹配关系，极大地增加了四轮独立转向的应用场景，以满足车辆在特殊工况下对高机动性的要求。
17.（3）本发明中的四轮转向独立轮转向驱动装置的转向输入轴和电动输出轴通过内外花键连接，采用模块化设计，具有结构紧凑，加工成本低，便于安装的特点。此外，转向输入轴采用中空设计，电机控制线和制动系统液压管路从中穿过，结构紧凑，布置方便。
18.（4）本发明中的控制方法中，当处于驱动装置四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，全局快速终端滑模控制器对系统的不确定性和干扰具有很好的鲁棒性，保证了系统在有限时间内快速达到滑模面，具有很好的跟踪控制效果，经过控制率计算后得到四轮转向汽车在各个工况下的每个车轮所对应的转角。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1是本发明中四轮转向独立轮转向驱动装置的整体结构剖视图。
21.图2是本发明中四轮转向独立轮转向驱动装置的整体结构俯视图。
22.图3是本发明中四轮转向独立轮转向驱动装置的整体结构侧视图。
23.图4是本发明中轮毂电机独立轮上的安装结构示意图。
24.图5是本发明中独立轮四轮转向多工作模式切换策略图。
25.图6是本发明中四轮转向独立轮转向驱动装置的控制策略框图。
26.1-转向输入轴，2-卡簧，3-轴套，4-法兰，5-o型密封圈，6-转向器壳体，7-蜗轮，8-角接触球轴承，9-转角传感器，10-传感器壳体，11-电动输出轴，12-油封，13-ecu插件一，14-转角传感器插件，15-ecu插件二，16-电机控制器壳体，17-锁紧螺母，18-蜗杆，19-圆锥滚子轴承，20-支撑板，21-转角传感器组件，22-蜗轮蜗杆减速器，23-电动输出轴组件，24-电机及其控制器，25-车架，26-转向轮支架，27-电机，28-电机控制器，29-轮毂制动器，30-轮毂电机独立轮，31-四轮转向独立轮转向驱动装置，32-悬架，33-悬架摆臂。
具体实施方式
27.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，
不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.如图1-3所示，本实施例中的一种四轮转向独立轮转向驱动装置，包括转角传感器组件21、蜗轮蜗杆减速器22、电动输出轴组件23、电机及其控制器24。具体地，转角传感器组件21中的转角传感器9的转子通过激光焊接与电动输出轴11连接，电机27通过四爪联轴器与蜗轮蜗杆减速器22的蜗轮7啮合传动，蜗轮蜗杆减速器22的蜗轮7与电动输出轴11过盈配合，转向输入轴组件23的转向输入轴1由一对圆锥滚子轴承19支撑在法兰4上，转向输入轴组件23的电动输出轴11上端通过角接触球轴承8与转向器壳体6配合连接，电机及其控制器24通过螺栓与转向器壳体6连接，转向输入轴组件23由电动输出轴11和转向输入轴1组成，并通过内外花键啮合传动。
30.具体地，转角传感器组件21包括转角传感器9和传感器壳盖10。转角传感器组件21布置在蜗轮蜗杆减速器22的上方，转角传感器9的转子与电动输出轴11通过激光焊接，转角传感器9与传感器壳盖10卡紧连接，作为转角传感器9的轴向定位；传感器壳盖10通过螺栓与转向器壳体6连接，其中，传感器壳盖10和转向器壳体6之间设置有o型密封圈5进行密封。
31.进一步地，蜗轮蜗杆减速器22包括与电机27连接的蜗杆18和一个与电动输出轴11连接的蜗轮7。蜗轮蜗杆减速器22的蜗轮7通过盈配合与转向输入轴组件23的电动输出轴11固接，其下端通过转向输入轴组件23的转向输入轴1的轴肩进行轴向定位，上端对转向输入轴组件23的角接触球轴承8进行轴向定位；蜗轮蜗杆减速器22的蜗轮7通过一对角接触球轴承8与转向器壳体6进行连接，其输入端通过四爪联轴器与电机27输出端连接，蜗轮蜗杆减速器22的蜗杆18和蜗轮7通过啮合传动将电机的输出扭矩传递到电动输出轴11上。此外，转向输入轴组件23包括电动输出轴11、转向输入轴1、角接触球轴承8、一对圆锥滚子轴承19、轴套3、油封12和卡簧2。需要指出的是，电动输出轴11和转向输入轴1通过内外花键进行连接，花键可以通过插齿方式方便加工、降低成本。电动输出轴11上端通过角接触球轴承8支撑，电动输出轴11通过激光焊接与转角传感器9的转子进行连接，电动输出轴11与转向器壳体6之间设置有油封12进行防护；转向输入轴1通过一对圆锥滚子轴承19支撑，转向输入轴1和电动输出轴11下端由轴套3支撑，轴套3通过卡簧2轴向定位在转向输入轴1内。
32.最后，电机及其控制器24包含电机27、电机控制器28、电机控制器壳体16、四爪联轴器、ecu插件一13、传感器插件14和ecu插件二15等组成；电机27输出轴与四爪联轴器固连，电机27通过螺栓与转向器壳体6连接，电机控制器壳体与电机通过螺栓进行连接；整车每个车轮上布置一套独立轮转向驱动装置，共计四套所述电机控制器28，所述电机控制器28受控于底盘域控制器的主动转向命令，所述底盘域控制器接收总线传来的车速、整车上电状态信息和转向模式指令来控制四轮的独立转向角度。
33.本实施例中，法兰4与转向器壳体6通过螺栓连接，法兰4与支撑板20通过螺栓连接，支撑板20与车架固连，转向输入轴1与转向轮支架26通过螺栓连接；电动输出轴11与转向输入轴1通过花键独立连接，内外花键通过插齿加工，方便安装，结构紧凑；电动输出轴11采用中空设计，用于布置转向系统的控制线以及制动系统的液压管道。
34.该驱动装置中的电机控制器28采用两个ecu, 分别控制电机27的两套绕组。电机
控制器28的两个ecu之间具备实时通信功能，互相进行故障监控，在单侧ecu或单个绕组出现严重故障时运行容错控制策略，维持另一侧ecu及绕组的功能完整性。
35.如图4所示，每个独立轮包括轮毂制动器29、轮毂电机独立轮30、四轮转向独立轮转向驱动装置31、悬架32、悬架摆臂33，该结构集成制动、驱动、转向、悬架为一体。
36.如图5所示，本实施例中的控制方法包括：轮独立转向模式、零半径原地转向模式、横向行驶模式和故障下的容错转向模式。
37.如图6所示，处于四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，既能提高汽车转向的固有特性，又能改善汽车转向的频率响应特性。由于四个转向轮可以独立转动，因此可以充分利用外侧车轮的侧向力，提高了车辆在高速行驶时车辆极限转弯能力。通过适时、精确地控制后轮的转向角度，不仅可缩短转向过程的瞬态响应，而且能主动地控制汽车的运动轨迹和姿态。在转向过程中，使汽车的前进方向与其纵向中心线的方向一致，即使得汽车的方向角与姿态角重合，减小转向时车体的侧偏，从而提高汽车的侧向稳定性。所述电机控制器28根据车辆状态信息计算出四个独立轮分别需要的转角，向双绕组电机27发送控制指令完成独立四轮转向。
38.在四轮独立转向模式下设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，车辆的二自由度模型为：；式中，m为整车质量；β为质心侧偏角；u
x
为汽车中心纵向速度分量；γ为横摆角速度；iz为绕质心的横摆转动惯量；k1、k2分别为前轮和后轮的侧偏刚度；a、b分别为汽车质心到前轴和后轴的距离；δf、δr分别为汽车前后轮转角。
39.将上式转化为状态方程：；其中：；；
；；为了使四轮转向汽车获得良好的转向手感、良好的转向轨迹和车辆姿态，应保障稳态转向时的横摆角速度增益与前轮转向汽车相似且质心侧偏角为零，基于以上两个目标构造理想转向参考模型：；其中：；；；；
；式中，δ
f*
为理想转向模型的前轮转角；τ
β
、τ
γ
为一阶惯性环节时间常数；l为汽车轴距；设计全局快速终端滑模控制器使四轮转向汽车在转向时跟踪理想转向模型的状态变量，定义状态跟踪误差为：；设计全局快速终端滑模控制器的滑模面为：s =
ẋ + ρx + σx
q/p
；式中，ρ,σ为滑模面的增益因子，且有ρ,σ》0；p,q为正奇数且p》q，选取指数趋近律，设计控制器为：；其中，k、ε为指数趋近律的增益参数。
40.全局快速终端滑模控制器对系统的不确定性和干扰具有很好的鲁棒性，保证了系统在有限时间内快速达到滑模面，具有很好的跟踪控制效果，经过控制率计算后得到四轮转向汽车在各个工况下的前轮和后轮转角。
41.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，包括：转角传感器组件（21）、蜗轮蜗杆减速器（22）、电动输出轴组件（23）、电机及其控制器（24）；其中，所述电动输出轴组件（23）设置有电动输出轴（11）和转向输入轴（1）；所述转角传感器组件（21）的本体与转向器壳体（6）固接，所述转角传感器组件（21）的转子与所述电动输出轴（11）固接；所述蜗轮蜗杆减速器（22）的蜗杆（18）与所述电机（27）输出轴连接；所述蜗轮蜗杆减速器（22）的蜗轮（7）与所述电动输出轴（11）固接；所述电动输出轴组件（23）由一对圆锥滚子轴承（19）与法兰（4）支撑连接；所述电动输出轴（11）和转向输入轴（1）通过内外花键联接，所述电动输出轴（11）和转向输入轴（1）均为中空结构。2.根据权利要求1所述的四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，所述转角传感器组件（21）设置有转角传感器（9）和传感器壳盖（10）；所述转角传感器组件（21）设置在所述蜗轮蜗杆减速器（22）的上方，所述转角传感器（9）的转子与所述电动输出轴（11）通过激光焊接，所述转角传感器（9）的本体与所述传感器壳盖（10）卡紧固连；所述传感器壳盖（10）通过螺栓与转向器壳体（6）连接；其中，所述传感器壳盖（10）和所述转向器壳体（6）之间设置有o型密封圈（5）。3.根据权利要求2所述的四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速器（22）中设置有蜗杆（18）和蜗轮（7）；所述蜗轮（7）的下端通过与其固接的所述电动输出轴（11）的轴肩进行轴向定位，所述蜗轮（7）的上端对所述电动输出轴组件（23）中的角接触球轴承（8）进行支撑，通过锁紧螺母（17）将所述蜗轮（7）与所述角接触球轴承（8）轴向定位；所述蜗轮（7） 通过一对所述角接触球轴承（8） 与所述转向器壳体（6）进行连接，所述蜗杆（18）通过四爪联轴器与所述电机（27）输出轴连接，所述蜗杆（18）和蜗轮（7）通过啮合传动将所述电机（27）的输出扭矩传递到所述电动输出轴（11）上。4.根据权利要求3所述的四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，所述电动输出轴组件（23）还设置有轴套（3）、油封（12）和卡簧（2）；所述电动输出轴（11）上端通过所述角接触球轴承（8）支撑，所述电动输出轴（11）与所述转角传感器（9）的转子激光焊接，所述电动输出轴（11）与所述传感器壳盖（10）之间设置有油封（12）；所述转向输入轴（1）与一对圆锥滚子轴承（19）连接，所述转向输入轴（1）与所述电动输出轴（11）之间有轴套（3），所述轴套（3）通过所述卡簧（2）轴向定位在所述转向输入轴（1）内；所述角接触球轴承（8）与所述转向器壳体（6）的轴承座连接，所述一对圆锥滚子轴承（19）与所述法兰（4）配合连接。5.根据权利要求4所述的四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，所述电机及其控制器（24）设置有电机（27）、电机控制器（28）、电机控制器壳体（16）、四爪联轴器、ecu插件一（13）、传感器插件（14）和ecu插件二（15）；所述电机（27）输出轴与所述四爪联轴器固连，所述电机（27）通过螺栓与所述转向器壳体（6）连接，所述电机控制器壳体与所述电机（27）通过螺栓进行连接；整车每个车轮上布置一套独立轮转向驱动装置，所述电机控制器（28），所述电机控制器（28）受控于底盘域控制器的主动转向命令，所述底盘域控制器接收总线传来的车速、整车上电状态信息和转向模式指令来控制四轮的独立转向角度。6.根据权利要求5所述的四轮转向独立轮转向驱动装置，其特征在于，所述法兰（4）与所述转向器壳体（6）通过螺栓连接，所述法兰（4）与支撑板（20）通过螺栓连接，所述支撑板（20）与车架固连，所述转向输入轴（1）与转向轮支架（26）通过螺栓连接。
7.如权利要求1-6任一项所述的四轮转向独立轮转向驱动装置的控制方法，其特征在于，包括：所述转角传感器（9）采用四通道转角信号，在软件上设计信号监测策略，在某一路信号失效时，及时进行信号仲裁，将信号失效影响缩减到最小。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述电机（27）采用两套三相绕组，电机控制器（28）采用两个ecu, 分别控制所述电机（27）的两套绕组；所述电机控制器（28）的两个ecu之间实时通信互相进行故障监控。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，包括：四轮独立转向模式、零半径原地转向模式、横向行驶模式和故障下的容错转向模式；当处于四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，所述电机控制器（28）根据车辆状态信息计算出四个独立轮分别需要的转角，向所述电机（27）发送控制指令完成独立四轮转向；当处于零半径原地转向模式或横向行驶模式时，所述电机控制器（28）向所述电机（27）发送指令转角，控制所述电机（27）达到零半径原地转向模式或横向行驶模式所需的车轮转角，所述蜗轮蜗杆减速器（22）机械自锁，整车控制轮毂电机配合实现车轮驱动，从而完成车辆的零半径原地转向或横向行驶；当独立轮转向电机的其中一相绕组出现故障时，采用所述故障下的容错转向模式，所述电机控制器（28）控制另一套绕组仍然能够完成预期的转向功能。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于， 当处于四轮独立转向模式时，设计全局快速终端滑模控制器跟踪理想转向模型的质心侧偏角和横摆角速度，车辆的二自由度模型为：；式中，m为整车质量；β为质心侧偏角；u
x
为汽车中心纵向速度分量；γ为横摆角速度；i
z
为绕质心的横摆转动惯量；k1、k2分别为前轮和后轮的侧偏刚度；a、b分别为汽车质心到前轴和后轴的距离；δ
f
、δ
r
分别为汽车前后轮转角；将上式转化为状态方程：；其中：；；
；；为了使四轮转向汽车获得良好的转向手感、良好的转向轨迹和车辆姿态，应保障稳态转向时的横摆角速度增益与前轮转向汽车相似且质心侧偏角为零，基于以上两个目标构造理想转向参考模型：；其中：；；；；；
式中，δ
f*
为理想转向模型的前轮转角；τ
β
、τ
γ
为一阶惯性环节时间常数；l为汽车轴距；设计全局快速终端滑模控制器使四轮转向汽车在转向时跟踪理想转向模型的状态变量，定义状态跟踪误差为：；设计全局快速终端滑模控制器的滑模面为：s =
ẋ + ρx + σx
q/p
；式中，ρ,σ为滑模面的增益因子，且有ρ,σ>0；p,q为正奇数且p>q，选取指数趋近律，设计控制器为：；其中，k、ε为指数趋近律的增益参数。
技术总结本发明涉及汽车转向技术领域，提供了一种四轮转向独立轮转向驱动装置及其控制方法。包括：转角传感器组件、蜗轮蜗杆减速器、电动输出轴组件、集成设计的电机及其控制器；其中，电动输出轴组件设置有电动输出轴和转向输入轴；转角传感器组件的本体与转向器壳体固接，转角传感器组件的转子与电动输出轴固接；蜗轮蜗杆减速器的蜗杆与电机输出轴连接；蜗轮蜗杆减速器的蜗轮与电动输出轴固接。本发明的有益效果在于：四个转向轮可以独立转动，充分利用外侧车轮的侧向力，提高了车辆在高速行驶时车辆极限转弯能力，转向系统由线控四轮转向系统代替传统的机械转向系统，使传动比改变更为灵活，消除了路面冲击，是滑板底盘转向的有效解决方案。案。案。
技术研发人员：施国标 乔鹏飞 王帅 张洪泉 桑冬岗 宋铭昊
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.05.27
技术公布日：2022/7/5
