1.一种超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,包括转向杆(1)以及固定在转向杆(1)上的至少1个法兰盘(3),在法兰盘(3)的两侧对称设置有超声波纵扭马达(2);
所述超声波纵扭马达(2)是由盖板(21)、压电陶瓷堆(22)、开槽切割体(23)以及程控开关电源模块(24)组成,盖板(21)、压电陶瓷堆(22)以及开槽切割体(23)依次套装在转向杆(1)外侧且开槽切割体(23)通过轴承(4)与转向杆(1)活动连接,开槽切割体(23)的一端与法兰盘(3)接触,另一端通过压电陶瓷堆(22)与盖板(21)连接;程控开关电源模块(24)与压电陶瓷堆(22)的正负极引线电连接。
2.根据权利要求1所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,分布在法兰盘(3)两侧的超声波纵扭马达(2)的转动方向相反。
3.根据权利要求1或2所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述开槽切割体(23)是在一端封闭、一端敞口的圆管侧壁上开设沿周向开设有2条相互平行的螺旋通槽,敞口一端与法兰盘(3)接触,封闭一端与压电陶瓷堆(22)、盖板(21)串接为一体;开槽切割体(23)以压电陶瓷堆(22)为激励源,可将压电陶瓷的纵向伸缩振动转化为沿圆管轴向的纵振动和周向的扭转振动。
4.根据权利要求3所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述开槽切割体(23)上的2个螺旋通槽起点在同一圆周上,且在管壁上均匀分布,螺旋通槽的槽宽为2~
15mm,螺旋升角为15~45°,螺距为50~320mm。
5.根据权利要求1或2所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述压电陶瓷堆(22)由2n片压电陶瓷片和2n+1片电极片间隔层叠设置而成,n≥1,其中第2n个电极片连接至正极引线,第2n+1个电极片连接至负极引线。
6.根据权利要求5所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述压电陶瓷片的厚度均为2~10mm。
7.根据权利要求1或2所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述程控开关电源模块(24)模块包括:DC/DC转换电路,输入端接24V直流电源,将输入的固定直流电转化为可变直流电;DC/DC转换电路的输出端与采样电路相连接;
TL494脉宽调制电路,包括TL494芯片,TL494芯片的1IN-引脚与DA转换芯片MAX517的OUT引脚相连,TL494芯片的E1引脚与IR2110驱动芯片的HIN引脚相连,TL494芯片的1IN+引脚与采样电路相连接,接收采样所得的电压,通过调整脉冲宽度来调整占空比使输出电压改变,同时起到稳压作用;
采样电路,由R2和R3分压电阻并联组成,采样输出端与TL494芯片的比较器的1IN+引脚相连;
IR2110驱动电路,提高TL494脉宽调制电路的驱动能力,其HIN逻辑高端输入与TL494芯片的E1引脚相连,HO高端输出与DC/DC转换电路的开关管VT1的基极相连,VS引脚与开关管VT1的集电极相连接;
低压供电电路,接收输入的24V直流电压,经C11电容滤波后与7805稳压器的Vin输入端相连,经7805稳压器稳压后输出5V电压供给AT89C51单片机用做工作电压,经7815稳压器稳压后输出15V电压供给TL494芯片用做工作电压,稳压器7815与稳压器7805并联。
AT89C51单片机,接收键盘控制电路输入的电压值,把输入的数字信号转换为模拟信号用作基准电压,与采样电路输出采样的反馈信号一同输入到TL494脉宽调制电路的1IN引脚自动调节PWM信号的占空比,单片机的P2.1脚与DA转换芯片MAX517的SCL脚相连;
显示电路与AT89C51单片机连接,用来显示输出电压值;
输出整流滤波电路,与采样电路的R2、R3相连接,经C8滤波与肖特二极管稳压后再经C9、C10、L2组成的LC滤波电路滤波后输出稳定的电压供给压电陶瓷堆(22);
自动切换开关,与输出整流滤波电路的输出端相连接。
8.根据权利要求7所述的超声波马达汽车自动转向系统,其特征在于,所述程控开关电源模块(24)模块的输出电压为100~300伏可调。
9.一种用权利要求1所述的超声波马达汽车自动转向系统实现的汽车自动转向方法,其特征在于,以程控开关电模块(24)激励压电陶瓷堆(22),使超声波纵扭马达(2)的压电陶瓷堆(22)为激励源,向开槽切割体(23)传递纵向伸缩振动,经开槽切割体(23)将纵向伸缩振动转化为沿圆管轴向的纵振动和沿周向的扭转振动耦合的纵扭式振动,纵扭式振动使与之接触的法兰盘(3)转动,带动转向杆(1)转动;分布在法兰盘(3)两侧的超声波纵扭马达(2)通过程控开关电源模块(24)控制其转动方向和转动角度,从而实现汽车自动转向。
10.根据权利要求9所述的汽车自动转向方法,其特征在于,分布在法兰盘(3)两侧的超声波纵扭马达(2)分别按照逆时针和顺时针向相反方向转动。