CN107635630A - 用于模型车辆的使用自动参数下载的转向稳定系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于稳定模型车辆的转向的电子系统可以根据要被控制的RC模型车辆使用不同的设置。不同的车辆具有不同的动态操作和响应,因此可能需要不同的电子转向稳定(ESS)系统“设置”。“设置”可以是与控制系统算法一起使用的不同的“增益”或不同的“系数”。“设置”也可能意味着可以使用完全不同的控制算法。例如,可以利用“P”控制算法充分地控制车辆A,而车辆B可能需要实现完整的“PID”控制算法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求2015年4月17日提交的题为STEERING STABILIZING SYSTEMWITH AUTOMATIC PARAMETER DOWNLOAD FOR A MODEL VEHICLE的序列号为62/149,517的共同未决的美国临时专利申请的申请日的权益,出于所有目的,其全部内容通过引用并入本文。
发明背景
发明领域
本发明涉及模型车辆,更具体地,涉及一种用于稳定模型车辆的转向的电子系统。
相关技术的描述
对于无线电控制(RC)的模型车辆,RC驾驶员远程控制车辆。RC驾驶员只能视觉检测车辆的运动。RC驾驶员不能感觉到车辆的扰动,如撞到地面的隆起区域。缩小的车辆的时间常数远小于全尺寸车辆的时间常数。较小的车辆响应扰动和转向输入比全尺寸车辆快得多。
不同型号的车辆可以具有不同的物理和动力学参数,例如轴距(分隔前后轮的距离)、轨道(分隔左右轮的距离)、侧倾中心位置、重量分布、最大转向角和总质量或重量等物理参数以及总发动机功率、扭矩和齿轮比等动力学参数。由于不同型号的车辆之间的物理和动力学差异,电子转向稳定系统可能在一辆车辆中与另一辆车辆不同地运行。
概述
提供一种用于稳定几种不同的RC模型车辆的转向的电子系统。
附图简述
为了更彻底地理解本发明及其优点,现在参考结合附图的下列详细描述,其中:
图1示出了例如用于地面模型车辆如模型汽车和模型卡车的标准RC控制器;
图2示出了无线电控制(RC)转向控制旋钮(又称方向盘)的使用;
图3示出了应用于陆基的地面模型车辆的转向角;
图4A是RC控制器和RC模型车辆系统的框图;
图4B是RC控制器和RC模型车辆系统的框图;
图5是示出在RC控制器(TX)和RC接收器(RX)之间传递用于绑定和链接的电子消息的信号图;
图6是RC控制器、接收器和无线电链路的框图;
图7是曲率控制器的框图;及
图8是说明过程的流程图。
详细描述
电子转向稳定性可以通过稳定转向来帮助RC驾驶员。当转向稳定功能打开时,RC驾驶员可以将注意力放在更大的转向输入,同时电子转向稳定系统响应RC驾驶员转向输入周围的扰动。
现在转到图1,附图标记100通常表示例如用于地面模型车辆如模型汽车和模型卡车的标准RC控制器。RC控制器可以具有至少一个方向盘102和油门触发器104。RC控制器还可以具有壳体106,壳体106可以包括用于抓握RC控制器的抓握手柄108。如图1所示,RC驾驶员可以使用标准地面RC控制器100来控制车辆200。RC驾驶员可以使用方向盘102来指示转向输入。RC控制器100可以将RC驾驶员的命令传输到被控制的模型车辆200中的RC接收器202。在没有电子转向稳定性的情况下,RC接收器202可以命令转向伺服器到相应的转向角以使模型车辆200的前轮转向。这在示出了转向角θ的关于RC方向盘102的图2中以及在关于应用于陆基车辆200的转向角的图3中示出。如图3所示,陆基地面模型车辆200被示出为执行转弯。地面模型车辆200可以包括非可转向轮206,并且还可以包括可转向轮208。非可转向轮202和可转向轮208可以间隔开轴距距离L。地面模型车辆200可以在向前的方向以速度v行进。响应于RC驾驶员的命令,地面模型车辆200可以以转向角转向可转向轮208并执行具有半径r的转弯。利用电子转向稳定性,RC接收器202可以执行控制系统,并且可以使用所计算的命令来命令转向伺服器,在所示示例中,根据驾驶员指示的速率控制偏航率。RC控制器100和RC接收器202的另外细节在图6中示出并参照图6描述。
不同的车辆可能具有不同的动态操作和响应,因此可能需要不同的电子转向稳定(ESS)系统“设置”。“设置”可以是与控制系统算法一起使用的不同的“增益”或不同的“系数”。“设置”可以指定可以使用完全不同的控制算法。例如,可以利用“P”控制算法充分地控制车辆A,而车辆B可能需要实现完整的“PID”控制算法。
现在转到图4A,两辆模型车辆200A和200B被示出为由无线电控制链路300互连。车辆A、200A可以是例如两轮驱动模型车辆,而车辆B、200B可以是例如四轮驱动模型车辆,每种车辆具有不同的动态操作和响应。车辆A的接收器202A可以具有与车辆A相关联的车辆标识符VID。接收器202A可以具有用于多个车辆(至少包括车辆A和车辆B)的设置的数据库,其存储在存储器204(图6)中。在操作期间,可以通过选择与接收器202A的VID相关联的设置,使用与车辆A相关联的设置来自动配置接收器202A。在模型车辆的接收器202A中操作的ESS系统可以识别车辆A并且自动选择与车辆A相关联的正确的算法和/或参数。在模型车辆的接收器202B中操作的ESS系统可以识别车辆B并且自动选择与车辆B相关联的正确的算法和/或参数。在实施例中,在模型车辆的接收器202中操作的ESS系统可以从接收器存储器204(图6)加载与接收器202的VID相关联的设置。在实施例中,在模型车辆的接收器202中操作的ESS系统可以从RC控制器100下载与接收器202的VID相关联的设置。
现在转到图4B,来自车辆A的接收器202A已从车辆A移除并安装在车辆B中。来自车辆B的接收器202B已经被移除并安装在车辆A中。在这种情况下,必须在每个接收器上手动更新ESS设置,这样为每种车辆选择正确的设置。RC控制器100可以与两种或更多种RC模型车辆200之一建立无线电链路。在实施例中,RC控制器100可以功能地耦合到多功能电子设备(MFED),如由Jenkins的美国专利公开号US 2015/00152375中描述的,其全部内容通过引用并入本文。MFED也可以被称为便携式电子设备,其可以使用辅助用户接口连接到RC控制器100,如由DeWitt等人的美国专利公开号US 2011/0275274A1中所描述的,其全部内容通过引用并入本文。
为了手动更新接收器,可以更改其内部的车辆标识符或VID。在实施例中,用户可以使用上述便携式电子设备来选择正确的车辆。在实施例中,用户可以使用RC控制器100的控制特征来选择正确的车辆。例如,现在安装在车辆A中的接收器202B可以被改变,使得其VID是与车辆A相关联的VID。当RC控制器100与接收器202B相连时,用户可以选择车辆A。一旦车辆A被选择,RC控制器100可以向接收器202B发送消息,告知接收器202B将其VID从与车辆B相关联的VID改变为与车辆A相关联的VID。接收器202B然后可以从包含在接收器202B的存储器204内的数据库加载车辆A的适当的ESS设置。
在RC接收器202中操作的ESS系统可以利用某些“增益”和/或“系数”以及控制系统算法来稳定转向响应。这些ESS设置或参数可在RC控制器中操作的ESS系统中被利用。可以加载到适当的RC接收器202中的一些参数可以包括但不限于以下:
·映射到PID控制器增益的两个或更多个数字,其中每个数字可与不同的车辆设置相关联;
·加速度计零位,表示RC接收器202在底盘中的倾斜放置,其中每个加速度计零位可以与不同的车辆设置相关联;
·反向类型,其中每个反向类型,例如“Nitro”或“电”,可以与不同的车辆设置相关联;
·补偿器开/关,其中每个补偿器(例如“滞后”补偿器)可以与不同的车辆设置相关联;以及
·用于链接的RC控制器标识符(ID),其中每个RC控制器标识符可以与不同的车辆标识符(VID)设置相关联。
现在转到图5,某些消息可以经由其接收器202在RC控制器100和RC模型车辆200之间电子传送。在DeWitt等人的美国专利申请公开第US-2011-0057778A1号中描述了一种这样的方法,其全部内容通过引用并入本文。如图5所示,接收器202可以向RC控制器100发送绑定请求信号502。RC控制器100可以向接收器202发送绑定响应信号504。接收器202可以向RC控制器100发送链路请求信号506。RC控制器100可以向RC控制器100发送具有设置数据的链路响应信号508。这些消息可以用于在RC控制器100和接收器202之间建立链路,并且在一些实施例中,根据RC模型车辆200的动态操作和响应来配置RC模型车辆200的子系统。
现在转到图6,根据本发明的示例性实施例示出了RC控制器100和接收器202。RC控制器100和接收器202可以通过无线电链路300进行无线电通信。尽管它们的名字如此,但RC控制器100和接收器202都可以能够传输和接收无线电通信。因此,RC控制器100和接收器202可以各自被称为“收发器”,但为了区分这两个设备,将使用术语“RC控制器100”和“接收器202”。
便携式电子设备602例如可以是智能电话或数字音乐播放器。示例性便携式电子设备是由苹果公司生产的iPhone和iPod Touch。这些示例性便携式电子设备都可以经由触摸屏接受用户输入。便携式电子设备602可以通过便携式电子设备602的外部接口602A连接到RC控制器100。外部接口602A可以是便携式电子设备602的常规硬件接口,诸如便携式电子设备602用于与个人计算机通信的连接。
便携式电子设备602可以执行用于与RC控制器100进行通信的软件应用。软件应用可以通过因特网下载提供给便携式电子设备602。因特网下载是许多便携式电子设备的通用软件应用递送方法。
RC控制器100可以具有处理器604A。处理器604A可以确定什么输出信号通过无线电链路300被传送到接收器202。可以根据来自控制用户接口604B的用户输入和存储在存储器604C中的一个或更多个参数来确定输出信号。控制用户接口604B可以是RC控制器100的组件,其允许用户直接控制地面模型车辆的操作。这些组件可以包括方向盘102和油门触发器104。一旦处理器604A确定应该传送的输出信号,它就可以经由无线电控制链路300发送该信号。
用户可以通过参数用户接口604D修改存储器604C中的参数。参数接口604D可以允许用户修改诸如伺服反向、转向灵敏度和油门灵敏度之类的基本参数。这些基本参数可能足以使用户操作模型车辆,但可能受到参数接口604D的输入和输出能力的限制。
接收器202可以设置有存储器204,用于存储可以是经由无线电控制链路300从RC控制器100发送的一个或更多个参数的设置。遥测传感器610可以将模型地面车辆的动态条件的指示提供给接收器202,以反馈给RC驾驶员。
现在转到图7,RC控制器100可以通过转动方向盘102来产生用户输入u。用户输入u可被馈送到控制系统700的输入端702。控制系统700可以具有PID控制器704。PID控制器704可以包含误差积分器712、伺服限制器708、抗饱和电路714。误差积分器712和抗饱和电路714可以并入PID控制器704的积分过程I中。积分过程I、比例过程P和差分过程D可以在伺服限制器708处组合以驱动转向伺服器406的输入,以指示如图2所示的转向角转向伺服器406可以是汽车或地面模型车辆200的一部分。结合指示汽车或地面模型车辆200的速度v的油门输入,以及响应于用户输入u并指示转向角的转向伺服器406的致动,汽车或地面模型车辆200可以执行转弯。
传感器710可以检测到转弯,该传感器可以是具有三个速率陀螺仪轴和三个加速度计轴的6轴MEMS设备。也可以设置速度传感器410。表示三个速率陀螺仪轴和三个加速度计轴的输出值可以被馈送到反馈发生器712中。三个陀螺仪轴可用于确定车辆的姿态。三个加速度计轴可用于确定车辆的矢量加速度。反馈发生器712可以向输入端702提供反馈输出值y。输入端702可以基于用户输入u和反馈输出值y产生误差值,该误差值可被馈送到PID控制器704中以进一步控制汽车或地面模型车辆200的转向。
现在转到图8,示出了用于在RC接收器中电子加载设置以用于RC模型地面车辆的电子转向稳定系统的方法800。方法800可以在步骤802开始,其中用户可以从两种或更多种模型车辆中选择某种模型车辆。在步骤804中,RC接收器可以确定其当前分配的车辆标识符(VID)。在步骤806中,RC接收器可以从接收器存储器中获取对应于RC接收器的当前分配的VID的设置。在步骤808中,RC接收器可以通过加载与RC接收器的当前分配的VID相对应的设置来配置自身。在步骤810中,用户可以确定是否应该改变RC接收器的VID。如果不需要更改VID,用于在RC接收器中电子加载设置以用于RC模型地面车辆的电子转向稳定系统的过程就会结束。模型车辆的正常运行可以恢复。如果在步骤810中用户确定RC接收器的VID应该被改变,则在步骤812中,用户可以改变RC接收器的VID。改变的VID可以优选地对应于RC接收器已被安装在其中的特定的模型车辆。在步骤814中,RC接收器可以从接收器存储器中获取对应于RC接收器的改变的VID的设置。在步骤816中,RC接收器可以通过加载与RC接收器的改变的VID相对应的设置来对自身进行配置,然后用于在RC接收器中电子加载设置以用于RC模型地面车辆的电子转向稳定系统的过程结束,模型车辆的正常运行可以恢复。已经由此通过参考某些本发明的示例性实施例描述了本发明,注意的是,所公开的实施例本质上是说明性的而不是限制性的,并且许多各种不同的变化、修改、改变和替换在前述公开中被考虑,并且,在一些情况下,本发明的一些特征可以在不相应使用其它特征的情况下被采用。基于对前面描述的示例性实施例的审阅,许多这样的变化和修改可被本领域的技术人员认为是可取的。因此,适当的是,由本描述支持的任何权利要求被宽泛且以与本发明的范围一致的方式解释。
Claims (16)
1.一种电子系统,其用于在RC接收器中加载一个或更多个设置以用于RC模型地面车辆的电子转向稳定系统,所述电子系统包括:
RC控制器,所述RC控制器包括被配置为向RC模型地面车辆传送控制信号的发射器,其中所述发射器包括用于使所述RC模型地面车辆转向的转向控制装置和用于控制所述RC模型地面车辆的速度和前向/反向的油门控制装置,并且其中所述发射器还包括用于存储与模型地面车辆相关联的一个或更多个设置的存储器;
接收器,所述接收器被配置为从所述发射器接收控制信号,其中所述接收器包括用于存储与模型地面车辆相关联的所述一个或更多个设置的存储器;以及
其中所述发射器被配置为将存储在所述发射器的所述存储器中的与模型地面车辆相关联的所述一个或更多个设置传送到所述接收器;以及
其中所述接收器被配置为将所述一个或更多个设置存储在所述接收器存储器中。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括对应于增益值的数字。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括与算法中的一个或更多个系数对应的数字。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括指示所述RC接收器在所述RC模型车辆中的倾斜放置的加速度计零位。
5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括表示所述RC接收器的物理取向的数据。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括表示反向行为的类型的数据。
7.根据权利要求1所述的系统,还包括可操作地连接到所述RC模型车辆的补偿器,其中所述一个或更多个设置包括表示所述补偿器的打开或关闭状态的数据。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括识别要与之链接的RC控制器的数据。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括算法。
10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置从存储在所述接收器存储器中的多个算法中识别对应于车辆标识符的算法。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个设置包括接收器标识符。
12.根据权利要求1所述的系统,其中,所述接收器自动识别车辆类型并从存储在所述接收器存储器中的多个设置中加载对应于车辆标识符的一个或更多个设置。
13.根据权利要求1所述的系统,其中,所述RC控制器命令所述接收器改变到不同的车辆标识符。
14.根据权利要求13所述的系统,其中,所述接收器从存储在所述接收器存储器中的多个设置中加载对应于所述不同的车辆标识符的设置。
15.一种用于在RC接收器中电子加载设置以用于RC模型地面车辆的电子转向稳定系统的方法,所述方法包括:
从两种或更多种模型车辆中选择正确的车辆;以及
自动配置模型车辆,其中所述RC接收器选择与所述RC接收器的车辆标识符(VID)相关联的设置,其中所述设置被存储在接收器存储器中。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括以下步骤:
将所述RC接收器的车辆标识符(VID)更改为不同的标识符(VID);
自动配置模型车辆,其中所述RC接收器选择与所述RC接收器的所述不同的车辆标识符(VID)相关联的设置,其中所述设置被存储在接收器存储器中。
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