CN103786601B - 一种两轮平衡车的平滑过渡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两轮平衡车的平滑过渡方法，包括步骤：S1，确定控制目标的给定输入以及平滑步数；S2，比较当前控制目标的给定输入相对于上一时刻的给定输入是否发生变化；S3，若有变化，获取对应于新给定输入数据的最终输出值；S4，根据公式dif*(dif？+div_value)的结果判断平滑过渡累加是否退出，从而确保参数切换后能够得到准确输出量，保证不超调。本发明在参数切换时能够平滑过渡，不会产生较大阶跃，确保使用体验。

Description

一种两轮平衡车的平滑过渡方法
技术领域
本发明涉及一种平滑过渡方法，具体地说是一种两轮平衡车在切换参数的时候能够平滑过渡而不会产生太大的阶跃的方法。
背景技术
两轮平衡车作为一种新型的代步车，其操作越来越智能化，部分动作已经根据用户的体感动作进行感应实现，而这些动作都是通过自动控制系统来完成。随着技术的快速发展，对自动控制理论也提出了更多新的要求。自动控制中的三个基本性能指标：快，准，稳，在实际应用中体现得淋漓尽致。控制技术中经常会遇到平滑性的问题，如在改变参数PID控制时，在不同参数切换时容易产生阶跃，导致系统不能平滑地过渡，从而两轮平衡车在行驶的过程中会产生顿挫的感觉，给用户带来不适感。目前的控制系统大部分都是采取固定周期跟新输出控制量的方式进行变换，使得参数切换时系统不能及时的跟新控制量，导致平衡车产生较大阶跃。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两轮平衡车的平滑过渡方法，使平衡车在参数切换的时候能够平滑过渡，实时跟新目标控制量，保证输出的准确性。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种两轮平衡车的平滑过渡方法，包括以下步骤：
S1，确定控制目标的给定输入以及平滑步数；
S2，实时检测控制目标当前时刻的给定输入与上一时刻的给定输入相比是否发生变化；
S3，若控制目标的给定输入发生变化，则获取控制目标的当前实际控制量current_value及对应当前给定输入的目标控制量target_value，以及控制目标的当前输出值相对于上一时刻输出值的叠加量div_value；
S4，根据公式dif*(dif+div_value)计算结果，其中dif为控制目标的目标控制量与上一时刻控制量的差值；
S5，若dif*(dif+div_value)>0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡没有达到目标输出量，此时使控制目标的当前实际输出量为current_value+div_value；若dif*(dif+div_value)<=0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡达到目标输出量，此时控制目标的当前实际输出量target_value。
所述控制目标包括但不限于速度、角度和位移。
本发明通过实时采集检测平衡车的当前控制目标的给定输入及相应的目标控制量，保证实时跟新目标控制量，确保得到准确的输出量，尤其是参数切换时，不会产生较大的阶跃，保证顺畅感，提升操作体验。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
本发明揭示了一种两轮平衡车的平滑过渡方法，包括以下步骤：
S1，确定控制目标的给定输入以及平滑步数。控制目标可以为平衡车的行驶速度、倾斜角度或者位移，或者其他。平滑步数是指要完成两点间变化所需要的中间步骤数，即平衡车参数发生变化时，当前时刻与上一时刻之间的变化需要经过该确定的平滑步数完成，使控制系统在参数切换（如速度变化）的时候能够更加平滑的过渡，不会产生较大的阶跃。平滑步数是根据不同控制系统的要求来设定的，如果控制系统的鲁棒性比较好，则平滑步数可以选择比较小的，如果系统鲁棒性较差，那么则需要选择更多平滑步数。
S2，实时检测控制目标当前时刻的给定输入与上一时刻的给定输入相比是否发生变化。
S3，若控制目标的给定输入发生变化，则获取控制目标的当前实际控制量current_value及对应当前给定输入的目标控制量target_value，以及控制目标的当前输出值相对于上一时刻输出值的叠加量div_value，优选下为线性叠加方式进行叠加。给定输入发生变化后，按照步骤S1中设定的平滑步数进行过渡变化，使数据输出值由上一时刻按照平滑步数变化到当前输出值，当前实际控制量和目标控制量可以平衡车的控制系统直接获取得到，该控制系统在目前的平衡车中为公知常识，在此不再详细赘述。由于一个控制系统往往可以分解为多个控制器，所以在进行平滑过渡的过程中只需要把平滑部分直接叠加到总的控制输出即可。
S4，根据公式dif*(dif+div_value)计算结果，其中dif为控制目标的目标控制量与上一时刻控制量的差值。
S5，为了使平衡车系统最终能够输出准确的控制量，需要对平滑过渡进行判断，查看此次变化是否顺利完成平滑过渡，由步骤S4得到，若dif*(dif+div_value)>0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡没有达到目标输出量，即平滑过渡并没有结束，此时进行控制调整，使控制目标的当前实际输出量为current_value+div_value；若dif*(dif+div_value)<=0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡达到目标输出量，此时控制目标的当前实际输出量target_value。经过上述平滑过渡处理，使平衡车控制目标的给定输入发生变化后，能够得到平稳的输出，确保稳定性，不会产生超调现象，确保操作体验。
本发明通过设定固定的平滑步数，即完成两点间变化所需要的步骤数，当平衡车系统的当前给定输入相对于上一时刻的给定输入发生变化后，对数据输出值按照预定的平滑步数进行线性叠加，确保参数变化后系统能够得到准确的输出，不会产生较大的阶跃。

Claims (2)

1.一种两轮平衡车的平滑过渡方法，包括以下步骤：
S1，确定控制目标的给定输入以及平滑步数；
S2，实时检测控制目标当前时刻的给定输入与上一时刻的给定输入相比是否发生变化；
S3，若控制目标的给定输入发生变化，则获取控制目标的当前实际控制量current_value及对应当前给定输入的目标控制量target_value，以及控制目标的当前输出值相对于上一时刻输出值的叠加量div_value；
S4，根据公式dif*(dif+div_value)计算结果，其中dif为控制目标的目标控制量与上一时刻控制量的差值；
S5，若dif*(dif+div_value)>0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡没有达到目标输出量，此时使控制目标的当前实际输出量为current_value+div_value；若dif*(dif+div_value)<=0，则平衡车的控制目标由上一时刻的给定输入变化到当前时刻的给定输入产生的平滑过渡达到目标输出量，此时控制目标的当前实际输出量target_value。
2.根据权利要求1所述的两轮平衡车的平滑过渡方法，其特征在于，所述控制目标包括但不限于速度、倾斜角度和位移。
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