兩輪平衡車的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及兩輪平衡車技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種兩輪平衡車的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平衡車，又叫體感車、思維車、攝位車等。市場(chǎng)上主要有獨(dú)輪和兩輪兩類。其運(yùn)作原理主要是建立在一種被稱為“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”(Dynamic Stabilizat1n)的基本原理上，利用車體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來(lái)檢測(cè)車體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的平衡。
[0003]現(xiàn)有的兩輪平衡車，亟待提高其行駛的平衡性與穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種兩輪平衡車的控制方法，采用其步驟，即能夠保證平衡車轉(zhuǎn)向的靈活性，亦能夠保證平衡車行駛的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提供一種兩輪平衡車的控制方法，包括以下步驟:
[0006]S1:控制器、定時(shí)器和傳感器進(jìn)入初始化；
[0007]S2:傳感器將采集的信號(hào)發(fā)送至控制器；
[0008]S3:控制器處理采集的信號(hào)，得到車體當(dāng)前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、車把轉(zhuǎn)向角采樣值angle_AD及相比時(shí)間間隔T。前時(shí)的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif ；
[0009]S4:控制器執(zhí)行公式(I)
[0010]pwm_add = A.angle_dif+B.palstance_dif
[0011]其中，pwm_add為當(dāng)前的速度增量;A、B為控制參數(shù)；angle_dif為俯仰角度差；palstance_dif為俯仰角速度差；
[0012]S5:控制器執(zhí)行公式(2)
[0013]pwm = pwm0+pwm_add
[0014]其中，pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速，pwm。為時(shí)間間隔T。前時(shí)對(duì)應(yīng)的直行轉(zhuǎn)速；pwm_add為當(dāng)前的速度增量；
[0015]S6:控制器執(zhí)行公式(3)和(4)
[0016]pwm_L = pwm+C.angle_AD
[0017]pwm_R = pwm-C.angle_AD
[0018]其中，pwm_L為左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm_R為右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速；C為變量，車體左轉(zhuǎn)向時(shí)，C為負(fù)值；車體右轉(zhuǎn)時(shí)，C為正值；angle_AD為當(dāng)前車把轉(zhuǎn)向角采樣值；
[0019]S7:控制器將得出當(dāng)前的左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_L輸出至左電機(jī)、右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_R輸出至右電機(jī)。
[0020]本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)如下所述。
[0021]S7之后跳至步驟S3，執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)。
[0022]所述傳感器包括加速度計(jì)和陀螺儀。
[0023]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:采用其步驟，即能夠保證平衡車轉(zhuǎn)向的靈活性，亦能夠保證平衡車行駛的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明兩輪平衡車的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，一種兩輪平衡車的控制方法，包括以下步驟:
[0027]S1:控制器、定時(shí)器和傳感器進(jìn)入初始化；
[0028]S2:傳感器將采集的信號(hào)發(fā)送至控制器；
[0029]S3:控制器處理采集的信號(hào)，得到車體當(dāng)前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、車把轉(zhuǎn)向角采樣值angle_AD及相比時(shí)間間隔T。前時(shí)的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif ；
[0030]S4:控制器執(zhí)行公式(I)
[0031]pwm_add = A.angle_dif+B.palstance_dif
[0032]其中，pwm_add為當(dāng)前的速度增量；A、B為控制參數(shù)；angle_dif為俯仰角度差；palstance_dif為俯仰角速度差；
[0033]S5:控制器執(zhí)行公式(2)
[0034]pwm = pwm0+pwm_add
[0035]其中，pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速，pwm。為時(shí)間間隔T。前時(shí)對(duì)應(yīng)的直行轉(zhuǎn)速；pwm_add為當(dāng)前的速度增量；
[0036]S6:控制器執(zhí)行公式(3)和(4)
[0037]pwm_L = pwm+C.angle_AD
[0038]pwm_R = pwm-C.angle_AD
[0039]其中，pwm_L為左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm_R為右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速；C為變量，車體左轉(zhuǎn)向時(shí)，C為負(fù)值；車體右轉(zhuǎn)時(shí)，C為正值；angle_AD為當(dāng)前車把轉(zhuǎn)向角采樣值；
[0040]S7:控制器將得出當(dāng)前的左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_L輸出至左電機(jī)、右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_R輸出至右電機(jī)。
[0041]采用上述步驟，即能夠保證平衡車轉(zhuǎn)向的靈活性，亦能夠保證平衡車行駛的穩(wěn)定性。
[0042]其中，參數(shù)A、B、C的取值范圍分別為:500蘭A蘭250 ;12蘭B蘭5 ;5蘭C蘭I ;本發(fā)明將俯仰角度和俯仰角速度結(jié)合起來(lái)，根據(jù)俯仰角度差和俯仰角速度差的大小分段選用不同的控制參數(shù)A和B。當(dāng)俯仰角度和俯仰角速度變化幅度較小時(shí)，參數(shù)A和B相對(duì)較小，可保證車輛行駛的平穩(wěn)性；當(dāng)俯仰角度和俯仰角速度變化幅度相對(duì)較大時(shí)，選用數(shù)值較大的參數(shù)A和B，以使得車輛具有較快的速度響應(yīng)特性，以保證車輛能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡。
[0043]為了兼顧車輛轉(zhuǎn)向的靈活性和行駛的穩(wěn)定性，參數(shù)C根據(jù)當(dāng)前直行轉(zhuǎn)速pwm的大小分段取值。當(dāng)pwm較小時(shí)，C取大值，以增加平衡車低速轉(zhuǎn)速的靈活性；當(dāng)pwm相對(duì)較大時(shí)，C取小值，以保證平衡車高速轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。
[0044]本發(fā)明S7之后跳至步驟S3，執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)，其中的T?？蛇x為I?5毫秒。
[0045]本發(fā)明的傳感器包括加速度計(jì)和陀螺儀。
[0046]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩輪平衡車的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:控制器、定時(shí)器和傳感器進(jìn)入初始化； S2:傳感器將采集的信號(hào)發(fā)送至控制器； S3:控制器處理采集的信號(hào)，得到車體當(dāng)前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、車把轉(zhuǎn)向角采樣值angle_AD及相比時(shí)間間隔T。前時(shí)的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif ； S4:控制器執(zhí)行公式(I)pwm_add = A.angle_dif+B.palstance_dif 其中，pwm_add為當(dāng)前的速度增量；A、B為控制參數(shù)；angle_dif為俯仰角度差；palstance_dif為俯仰角速度差； S5:控制器執(zhí)行公式(2) pwm = pwm0+pwm_add 其中，pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速，pwm。為時(shí)間間隔T。前時(shí)對(duì)應(yīng)的直行轉(zhuǎn)速；pwm_add為當(dāng)前的速度增量； S6:控制器執(zhí)行公式(3)和(4) pwm_L = pwm+C.angle_AD pwm_R = pwm-C.angle_AD 其中，pwm_L為左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm_R為右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；pwm為當(dāng)前的直行轉(zhuǎn)速；C為變量，車體左轉(zhuǎn)向時(shí)，C為負(fù)值；車體右轉(zhuǎn)時(shí)，C為正值；angle_AD為當(dāng)前車把轉(zhuǎn)向角采樣值； S7:控制器將得出當(dāng)前的左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_L輸出至左電機(jī)、右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速pwm_R輸出至右電機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩輪平衡車的控制方法，其特征在于:S7之后跳至步驟S3，執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩輪平衡車的控制方法，其特征在于:所述傳感器包括加速度計(jì)和陀螺儀。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種兩輪平衡車的控制方法，包括步驟：S1:控制器、定時(shí)器和傳感器進(jìn)入初始化；S2:傳感器將采集的信號(hào)發(fā)送至控制器；S3:控制器處理采集的信號(hào)，得到車體當(dāng)前的俯仰角度？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？、俯仰角速度、車把轉(zhuǎn)向角采樣值及相比時(shí)間間隔T0前時(shí)的俯仰角度差、俯仰角速度差；S4:？控制器執(zhí)行公式（1）；S5：控制器執(zhí)行公式（2）；S6:控制器執(zhí)行公式（3）和（4）；S7:控制器將得出當(dāng)前的左電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速輸出至左電機(jī)、右電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速輸出至右電機(jī)。本發(fā)明的有益效果是：采用其步驟，即能夠保證平衡車轉(zhuǎn)向的靈活性，亦能夠保證平衡車行駛的穩(wěn)定性。
【IPC分類】B62K11/00, B60L15/28
【公開號(hào)】CN105059446
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510497783
【發(fā)明人】焦新濤, 曹一波
【申請(qǐng)人】深圳市寶樂(lè)機(jī)器人技術(shù)有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日