CN108499133A - 一种模型攀爬车的车速控制方法及系统 - Google Patents

一种模型攀爬车的车速控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及模型车控制技术领域，尤其是一种模型攀爬车的车速控制方法及系统。其中，方法包括S1、获取输入的油门量后，计算出与油门量相对应的动力马达的参考转速值；S2、采集动力马达的实际电流值和实际转速值；S3、对比动力马达的实际转速值和参考转速值，计算出动力马达由实际转速值达到参考转速值时，动力马达需要的参考电流值；S4、对比动力马达的实际电流值和参考电流值，计算出动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值。本发明在应用于对模型攀爬车时，可使电子调速器根据动力马达的实时电流和转速或者输入的油门量来实时调整对驱动马达的控制，保证车辆上坡或下坡时车速的稳定性。

Description

一种模型攀爬车的车速控制方法及系统
技术领域
本发明涉及模型车控制技术领域，尤其是一种模型攀爬车的车速控制方法及系统。
背景技术
模型攀爬车是模型车辆或玩具车辆中的一种重要类型，如同现实中的越野车，其不但可以在野外适应各种不同程度的路面状况，而且还能给玩家一种粗狂豪迈的优越感，因其所具有的较高的可玩性和趣味性，广受模型玩具爱好者的青睐，甚至成为了一种竞技比赛项目。
在对模型攀爬车的控制过程中，除了考验玩家的控制技巧，更多的是考验车辆本身的自动控制性能；因赛道或路面的复杂状况，车辆在上坡时往往会因阻力的变化，需要不断调整油门的大小才能平稳地上坡；而下坡时则会因坡度的变化，需要不断调整刹车才能平缓地下坡；稍有不慎，即有可能遭成车辆翻车，尤其是在竞技比赛中，是影响比赛成绩的关键因素之一。受限于现有的模型攀爬车的车速控制方法或者控制系统设计不足或不完善等因素的影响，车辆行驶于复杂的赛道或路面时，玩家往往无法稳定地控制车速；因此，有必要对此提出改进方案。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的其中一个目的在于提供一种模型攀爬车的车速控制方法；本发明的另一个目的在于提供一种基于前述方法所形成的模型攀爬车的车速控制系统。
为了实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：
一种模型攀爬车的车速控制方法，它包括如下步骤：
S1、获取输入的油门量后，计算出与油门量相对应的动力马达的参考转速值；
S2、采集动力马达的实际电流值和实际转速值；
S3、对比动力马达的实际转速值和参考转速值，计算出动力马达由实际转速值达到参考转速值时，动力马达需要的参考电流值；
S4、对比动力马达的实际电流值和参考电流值，计算出动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值。
优选地，在所述步骤S3中，根据公式一计算出动力马达由实际转速值达到参考转速值时所需要的参考电流值；
所述公式一为：Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，
Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，Soffset为速度补偿比例值，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM。
优选地，在所述步骤S4中，根据公式二计算出动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值；
所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A。
优选地，在所述步骤S1中，预先设定油门量与参考转速值之间的对应关系，在获取输入的油门量后直接调取与油门量相对应的参考转速值。
本发明采用的第二个技术方案为：
一种模型攀爬车的车速控制系统，它包括电子调速器、动力马达、油门输入模块、第一运算模块和第二运算模块；
所述电子调速器实时采集动力马达的实际电流值和实际转速值，且所述电子调速器在获取由油门输入模块输入的油门量后计算出与油门量相对应的参考转速值；
所述第一运算模块从电子调速器中获取参考转速值和实际转速值后计算动力马达由实际转速值到达参考转速值时，所述动力马达所需要的参考电流值；
所述第二运算模块从电子调速器中获取实际电流值并从第一运算模块中获取参考电流值后计算动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值；所述电子调速器根据实际驱动电压值向驱动马达施加驱动电压。
优选地，所述第一运算模块根据公式一计算动力马达所需要的参考电流值，所述公式一为：Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，Soffset为速度补偿比例值，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM。
优选地，所述第二运算模块根据公式二计算作用于动力马达上的实际驱动电压值，所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A。
优选地，所述第一运算模块和第二运算模块均内置于电子调速器内，且所述电子调速器内预先设定有油门量与参考转速值之间的对应关系，在所述电子调速器获取输入的油门量后直接调取与油门量相对应的参考转速值。
由于采用了上述方案，本发明本发明采用类似于以PID(比例-积分-微分)控制技术来实现对模型攀爬车的车速的稳定控制，可使电子调速器根据动力马达的实时电流和转速或者输入的油门量来实时调整对驱动马达的控制，保证车辆上坡或下坡时车速的稳定性，效避免因赛道或路面的变化而导致因车速不稳定而容易发生翻车的问题，为增加模型攀爬车的趣味性和可玩性提供了有力保障。
附图说明
图1是本发明实施例的控制系统的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
结合图1，本实施例提供的一种模型攀爬车的车速控制方法；包括如下步骤：
S1、在获取输入的油门量后，计算出与油门量相对应的动力马达a的参考转速值；
在对模型攀爬车进行操控时，由玩家通过由诸如遥控装置等配件组成的油门输入模块b向模型攀爬车本体下发油门量信息指令，模型攀爬车本体内的电子调速器c在获取由油门输入模块b输入的油门量后，计算出与此油门量相对应的动力马达a的参考转速值；其中作为优选方案，可预先在电子调速器c的CPU内预先设定油门量与参考转速值之间的对应关系(其关系可以以离散值相对应的方式存在或者以连续数值相对应的方式存在，如油门量为10％时，需要动力马达a的转速达到500RPM；且一般情况下遵循油门量越大、转速越高的原则来设定两者之间的关系)，电子调速器c在获取输入的油门量后即可直接调取与此油门量相对应的参考转速值。
S2、采集动力马达的实际电流值和实际转速值；
由电子调速器c实时采集动力马达a的实际电流值和实际转速值(其中，所述及的“实时”是指在输入的油门量出现变化的同时)，而实际电流值即相当于动力马达a实际输出的动力扭矩。
S3、对比动力马达a的实际转速值和参考转速值，计算出动力马达a由前述实际转速值达到前述的参考转速值时，动力马达a需要的参考电流值；
其中，可利用公式一对参考电流值进行计算，即：
Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量,如10000，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，Soffset为速度补偿比例值，如0.5，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM，从而相当于计算出驱动马达a由前述实际输出的动力扭矩调整到与前述参考转速值相对应的动力扭矩时所需要的预期参考电流。
S4、对比动力马达a的实际电流值和参考电流值，计算出动力马达a达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值；
其中，可根据公式二对实际驱动电压值进行计算，即：所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A，从而相当于计算出动力马达a达到参考转速值时，电子调速器c作用于动力马达a上的驱动电压，以实现对动力马达a的输出扭矩的调整。
基于此，本实施例所采用的控制方法类似于以PID(比例-积分-微分)控制技术来实现对模型攀爬车的车速的稳定控制，如在上坡时，不同的坡度需要达到同一车速时，所需要动力马达a输出的扭矩(相当于动力扭矩)是不同的，反之，在下坡时，不同的坡度需要达到同一车速时，所需要的动力马达a输出的扭矩(相当于刹车扭矩或刹车力)也是不通的；而通过上述的方法，电子调速器c根据动力马达a的实时电流和转速或者输入的油门量来实时调整对驱动马达a的控制，从而保证车辆上坡或下坡时车速的稳定性，进而可有效避免因赛道或路面的变化而导致因车速不稳定而容易发生翻车的问题，为增加模型攀爬车的趣味性和可玩性提供了有力保障；
基于上述车速控制方法，本实施例还提供了一种模型攀爬车的车速控制系统，如图1所示，它包括用于供玩家向模型攀爬车本体下发油门量信息指令的油门输入模块b(其根据实际情况可由诸如遥控器以及设置于车辆本体内的接收器组合而成)、作为动力输出执行装置使用的动力马达a、用于通过向动力马达a施加驱动电压从而调控动力马达a的输出扭矩并同时能够实时采集动力马达a的工作电流及转速数据的电子调速器c以及用于对电子调速器c所采集或输出的数据进行计算分析以最终使电子调速器c能够调整驱动马达a的输出扭矩的第一运算模块d和第二运算模块e；其中，电子调速器c实时采集动力马达a的实际电流值和实际转速值并在获取由油门输入模块b输入的油门量后计算出与油门量相对应的参考转速值；
第一运算模块d从电子调速器c中获取参考转速值和实际转速值后计算动力马达a由前述实际转速值到达前述参考转速值时，动力马达a所需要的参考电流值；
第二运算模块e则从电子调速器c中获取前述实际电流值并从第一运算模块d中获取前述参考电流值后计算动力马达a达到前述参考转速值时所需要的实际驱动电压值；电子调速器c再根据实际驱动电压值向驱动马达a施加驱动电压以实现对驱动马达a的输出扭矩的调整。
作为一个优选方案，本实施例的第一运算模块d根据公式一计算动力马达a所需要的参考电流值，所述公式一为：Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，Soffset为速度补偿比例值，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM。
第二运算模块e则根据公式二计算作用于动力马达上的实际驱动电压值，所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A。
作为其中一个优选方案，为降低整个系统对相应值量进行计算的复杂性，同时增强整个控制系统的控制精密性，本实施例的第一运算模块d和第二运算模块e均内置于电子调速器c内(两者主要为烧录于电子调速器c内的计算机软件程序模块)，在电子调速器d内预先设定有油门量与参考转速值之间的对应关系，在电子调速器c获取输入的油门量后即可直接调取与油门量相对应的参考转速值，从而简化运算模块的运算难度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种模型攀爬车的车速控制方法，其特征在于：它包括如下步骤：
S1、获取输入的油门量后，计算出与油门量相对应的动力马达的参考转速值；
S2、采集动力马达的实际电流值和实际转速值；
S3、对比动力马达的实际转速值和参考转速值，计算出动力马达由实际转速值达到参考转速值时，动力马达需要的参考电流值；
S4、对比动力马达的实际电流值和参考电流值，计算出动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值。
2.如权利要求1所述的一种模型攀爬车的车速控制方法，其特征在于：在所述步骤S3中，根据公式一计算出动力马达由实际转速值达到参考转速值时所需要的参考电流值；
所述公式一为：Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，
Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，
Soffset为速度补偿比例值，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM。
3.如权利要求2所述的一种模型攀爬车的车速控制方法，其特征在于：在所述步骤S4中，根据公式二计算出动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值；
所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，
Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，
Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种模型攀爬车的车速控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，预先设定油门量与参考转速值之间的对应关系，在获取输入的油门量后直接调取与油门量相对应的参考转速值。
5.一种模型攀爬车的车速控制系统，它包括电子调速器、动力马达和油门输入模块，其特征在于：它还包括第一运算模块和第二运算模块；
所述电子调速器实时采集动力马达的实际电流值和实际转速值，且所述电子调速器在获取由油门输入模块输入的油门量后计算出与油门量相对应的参考转速值；
所述第一运算模块从电子调速器中获取参考转速值和实际转速值后计算动力马达由实际转速值到达参考转速值时，所述动力马达所需要的参考电流值；
所述第二运算模块从电子调速器中获取实际电流值并从第一运算模块中获取参考电流值后计算动力马达达到参考转速值时所需要的实际驱动电压值；所述电子调速器根据实际驱动电压值向驱动马达施加驱动电压。
6.如权利要求5所述的一种模型攀爬车的车速控制系统，其特征在于：所述第一运算模块根据公式一计算动力马达所需要的参考电流值，所述公式一为：Iref＝(Scont-Scur*Soffset)*(Sref-Scur)，式中，Iref为参考电流,单位为A，Scont为速度常量，Scur为动力马达的实际转速，单位为RPM，Soffset为速度补偿比例值，Sref为与油门量相对应的动力马达的参考转速，单位为RPM。
7.如权利要求6所述的一种模型攀爬车的车速控制系统，其特征在于：所述第二运算模块根据公式二计算作用于动力马达上的实际驱动电压值，所述公式二为：Vq＝Kp2*(Iref-Icur)+Ki*∫(Iref(t)-Icur(t))dt，式中，
Vq为动力马达所需要的实际驱动电压，单位为V，Kp2和Ki为常量，
Iref为参考电流,单位为A，Icur为动力马达的实际电流，单位为A。
8.如权利要求5-7中任一项所述的一种模型攀爬车的车速控制系统，其特征在于：所述第一运算模块和第二运算模块均内置于电子调速器内，且所述电子调速器内预先设定有油门量与参考转速值之间的对应关系，在所述电子调速器获取输入的油门量后直接调取与油门量相对应的参考转速值。
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