多功能电动转向机 本发明涉及一种由微机系统构成的、机电一体化的轮式车辆多功能电动转向机和转向伺服电动机的控制方法。
通常的轮式车辆转向是由人工转动方向盘，转动力矩经转向杆传递到转向机，经过转向机内的机械传动装置减速变向后，从转向机输出轴输出转向力矩，驱动转向纵、横拉杆，完成车轮的转向操作。为了减轻驾驶员转向时所用的力，许多车辆还装有液压或电动转向助力器。
当对转向系统的功能提出更高的要求时，如在复杂的路面情况下要求迅速准确地调整车论的角度、引入自动控制参数后对车辆行驶路线的实时自动控制、基于安全保障的各种自动保护性修正和限制、遥控操作、自动驾驶等，传统的转向系统就不能胜任了。
本发明的目的是，用数字信号的传递和控制方法代替传统的机械传动控制方法，克服了机械传动难以引入干涉控制参数的不足，使车辆的转向系统加入自动控制参数的干预得以方便地实现。
本发明由四部分组成：方向盘组件、控制器、转向伺服电动机、传统机械转向机。方向盘与机械转向机之间没有机械连接。
方向盘组件包括：方向盘、力矩传感器、转角传感器、转向力矩反馈电动机。
控制器是一个单片机系统，接收传感器和上级控制器的指令数据，发出对转向伺服电动机和方向盘转向力矩反馈电动机地控制指令。
转向电动机是一个伺服电动机，与传统的机械转向机安装在一起，由伺服电动机的输出轴直接驱动转向机的转向杆，完成转向功能。
由转向力矩传感器输出的数据、其他状态传感器输出的数据、遥控指令或其他上级控制器传送来的指令被一同送至控制器，被相应的程序解读后，输出一个对应的控制指令，控制转向伺服电动机的运转和转向力矩反馈电动机的反力矩，达到控制转向和向驾驶员反馈转向阻力的目的。
在操作时驾驶员转动方向盘的动作只是对方向盘的角度和力矩传感器发出左转或右转的指令，传感器的输出是控制器控制伺服电动机的依据之一，而具体执行时要受到其他状态传感器数据和上级控制器的输出指令干预，最终转向伺服电动机的运转状态将取决于程序对相应条件判断后的输出指令。因此，转向的总效果是人工与程序共同决定的。在某种条件下人工的不当或错误操作会被修正或取消，事先设定好的条件判断程序会给出最佳输出指令。转向系统还可以完全工作在无人驾驶工况，此时控制器依据遥控指令或自动驾驶系统发出的转向指令控制转向伺服电动机的运行，实现遥控转向或自动转向。
本发明可以取代通常的转向系统和转向助力系统，增强了通常的机械转向系统的功能，引入了自动控制机制，并兼有液压助力、电动助力等转向助力器的作用。装备了本发明的车辆同时也具备了遥控转向和自动转向的功能，尤其适合特种车辆的应用。本发明是现代汽车提高操纵性能，实现自动驾驶、半自动驾驶或遥控驾驶的关键部件，在中高档轿车、自动运输车、各种专用无人驾驶车辆、智能联合收割机、自主式或遥控式机器人的转向控制、自主战车等领域有广泛的应用前景。装备了本发明的车辆在转向操作时更轻松、更省力，驾驶员感觉不到与传统转向系统有明显差异，但在有紧急情况出现时，会有自动紧急避让程序的干预作用出现在转向过程中，极大地减少了交通事故发生的几率。在发生正面碰撞时，由于没有通常的从转向机到方向盘的转向杆，因此对驾驶员的正面挤压伤害可减少到最低限度。在配备身份鉴别装置的情况下，本发明又是一种难以破解的车辆防盗装置：警戒工况下，方向盘可以转动，但不对车轮的转向起任何作用。
图1是控制系统方框图。
图2是主程序流程图。