CN105059446A - 两轮平衡车的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种两轮平衡车的控制方法，包括步骤：S1:控制器、定时器和传感器进入初始化；S2:传感器将采集的信号发送至控制器；S3:控制器处理采集的信号，得到车体当前的俯仰角度、俯仰角速度、车把转向角采样值及相比时间间隔T0前时的俯仰角度差、俯仰角速度差；S4:控制器执行公式（1）；S5：控制器执行公式（2）；S6:控制器执行公式（3）和（4）；S7:控制器将得出当前的左电机输出转速输出至左电机、右电机输出转速输出至右电机。本发明的有益效果是：采用其步骤，即能够保证平衡车转向的灵活性，亦能够保证平衡车行驶的稳定性。

Description

两轮平衡车的控制方法
技术领域
本发明涉及两轮平衡车技术领域，特别是一种两轮平衡车的控制方法。
背景技术
平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和两轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(DynamicStabilization)的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
现有的两轮平衡车，亟待提高其行驶的平衡性与稳定性。
发明内容
为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种两轮平衡车的控制方法，采用其步骤，即能够保证平衡车转向的灵活性，亦能够保证平衡车行驶的稳定性。
本发明解决上述现有的技术问题，提供一种两轮平衡车的控制方法，包括以下步骤：
S1:控制器、定时器和传感器进入初始化；
S2:传感器将采集的信号发送至控制器；
S3:控制器处理采集的信号，得到车体当前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、车把转向角采样值angle_AD及相比时间间隔T0前时的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif；
S4:控制器执行公式(1)
pwm_add＝A·angle_dif+B·palstance_dif
其中，pwm_add为当前的速度增量；A、B为控制参数；angle_dif为俯仰角度差；palstance_dif为俯仰角速度差；
S5：控制器执行公式(2)
pwm＝pwm0+pwm_add
其中，pwm为当前的直行转速，pwm0为时间间隔T0前时对应的直行转速；pwm_add为当前的速度增量；
S6:控制器执行公式(3)和(4)
pwm_L＝pwm+C·angle_AD
pwm_R＝pwm-C·angle_AD
其中，pwm_L为左电机输出转速；pwm_R为右电机输出转速；pwm为当前的直行转速；C为变量，车体左转向时，C为负值；车体右转时，C为正值；angle_AD为当前车把转向角采样值；
S7:控制器将得出当前的左电机输出转速pwm_L输出至左电机、右电机输出转速pwm_R输出至右电机。
本发明更进一步的改进如下所述。
S7之后跳至步骤S3，执行下一个循环。
所述传感器包括加速度计和陀螺仪。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：采用其步骤，即能够保证平衡车转向的灵活性，亦能够保证平衡车行驶的稳定性。
附图说明
图1为本发明两轮平衡车的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种两轮平衡车的控制方法，包括以下步骤：
S1:控制器、定时器和传感器进入初始化；
S2:传感器将采集的信号发送至控制器；
S3:控制器处理采集的信号，得到车体当前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、车把转向角采样值angle_AD及相比时间间隔T0前时的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif；
S4:控制器执行公式(1)
pwm_add＝A·angle_dif+B·palstance_dif
其中，pwm_add为当前的速度增量；A、B为控制参数；angle_dif为俯仰角度差；palstance_dif为俯仰角速度差；
S5：控制器执行公式(2)
pwm＝pwm0+pwm_add
其中，pwm为当前的直行转速，pwm0为时间间隔T0前时对应的直行转速；pwm_add为当前的速度增量；
S6:控制器执行公式(3)和(4)
pwm_L＝pwm+C·angle_AD
pwm_R＝pwm-C·angle_AD
其中，pwm_L为左电机输出转速；pwm_R为右电机输出转速；pwm为当前的直行转速；C为变量，车体左转向时，C为负值；车体右转时，C为正值；angle_AD为当前车把转向角采样值；
S7:控制器将得出当前的左电机输出转速pwm_L输出至左电机、右电机输出转速pwm_R输出至右电机。
采用上述步骤，即能够保证平衡车转向的灵活性，亦能够保证平衡车行驶的稳定性。
其中，参数A、B、C的取值范围分别为：500≧A≧250；12≧B≧5；5≧C≧1；本发明将俯仰角度和俯仰角速度结合起来，根据俯仰角度差和俯仰角速度差的大小分段选用不同的控制参数A和B。当俯仰角度和俯仰角速度变化幅度较小时，参数A和B相对较小，可保证车辆行驶的平稳性；当俯仰角度和俯仰角速度变化幅度相对较大时，选用数值较大的参数A和B，以使得车辆具有较快的速度响应特性，以保证车辆能在较短时间内实现自动平衡。
为了兼顾车辆转向的灵活性和行驶的稳定性，参数C根据当前直行转速pwm的大小分段取值。当pwm较小时，C取大值，以增加平衡车低速转速的灵活性；当pwm相对较大时，C取小值，以保证平衡车高速转速的稳定性。
本发明S7之后跳至步骤S3，执行下一个循环，其中的T0可选为1～5毫秒。
本发明的传感器包括加速度计和陀螺仪。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种两轮平衡车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:控制器、定时器和传感器进入初始化；
S2:传感器将采集的信号发送至控制器；
S3:控制器处理采集的信号，得到车体当前的俯仰角度angle、俯仰角速度palastance、车把转向角采样值angle_AD及相比时间间隔T0前时的俯仰角度差angle_dif、俯仰角速度差palstance_dif；
S4:控制器执行公式(1)
pwm_add＝A·angle_dif+B·palstance_dif
其中，pwm_add为当前的速度增量；A、B为控制参数；angle_dif为俯仰角度差；palstance_dif为俯仰角速度差；
S5：控制器执行公式(2)
pwm＝pwm0+pwm_add
其中，pwm为当前的直行转速，pwm0为时间间隔T0前时对应的直行转速；pwm_add为当前的速度增量；
S6:控制器执行公式(3)和(4)
pwm_L＝pwm+C·angle_AD
pwm_R＝pwm-C·angle_AD
其中，pwm_L为左电机输出转速；pwm_R为右电机输出转速；pwm为当前的直行转速；C为变量，车体左转向时，C为负值；车体右转时，C为正值；angle_AD为当前车把转向角采样值；
S7:控制器将得出当前的左电机输出转速pwm_L输出至左电机、右电机输出转速pwm_R输出至右电机。
2.根据权利要求1所述的两轮平衡车的控制方法，其特征在于：S7之后跳至步骤S3，执行下一个循环。
3.根据权利要求1或2所述的两轮平衡车的控制方法，其特征在于：所述传感器包括加速度计和陀螺仪。
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GR01 Patent grant
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