CN111669096B - 控制设备平衡的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种控制设备平衡的方法和装置。所述方法的包括:获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;利用加速度、角速度,进行姿态解算,计算设备的倾斜角;获取飞轮的当前转速;对角速度进行微分D控制,对倾斜角进行比例P控制,对飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分控制、倾斜角的比例控制、飞轮转速的比例积分控制的和,调制PWM信号;采用该PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持设备的平衡。实现了通过角速度微分控制,提前防治设备的倾斜,通过倾斜角比例控制,快速调整改善设备的倾斜状况,维持设备的平衡。此外,对飞轮的当前转速进行PI控制,快速降低飞轮的转速,同时消除飞轮惯性旋转累积的转速。
Description
技术领域
本申请涉及控制技术领域,具体涉及控制设备平衡的方法和装置。
背景技术
独轮、两轮的设备、机器人、遥控车具有极强的灵活性,但这些设备平衡性差,经常出现左右和/或前后倾斜的难题。
发明内容
本申请的目的在于提出一种改进的控制设备平衡的方法和装置,来解决以上背景技术部分提到的技术问题。
第一方面,本申请提供了一种控制设备平衡的方法,所述方法包括:获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;利用所述加速度、角速度,进行姿态解算,计算所述设备的倾斜角;获取飞轮的当前转速;对所述角速度进行微分D控制,对所述倾斜角进行比例P控制,对所述飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号;采用所述PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持所述设备的平衡。
在一些实施例中,所述对所述角速度进行微分D控制,对所述倾斜角进行比例P控制,对所述飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号,包括:对所述设备的角速度进行微分,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;设置所述设备的角度设定值,用所述倾斜角减去所述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以所述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;设置所述飞轮的转速设定值,用所述飞轮的当前转速减去所述转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以所述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对所述转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;计算所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号。
在一些实施例中,所述方法还包括:限制所述飞轮转速的积分I控制的幅度;限制所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、限幅后积分I控制的和的幅度。
在一些实施例中,所述飞轮的转速设定值为零。
在一些实施例中,所述方法还包括:与所述设备的其它模块和/或上位机组成蓝牙mesh网络,进行蓝牙通信。
在一些实施例中,所述方法还包括:通过所述蓝牙mesh网络,接收并保存所述上位机发送的调整后的PID参数。
在一些实施例中,所述方法还包括:计算当所述设备的力矩等于飞轮的力矩时,所述飞轮的角加速度;根据所述飞轮的角加速度、所述设备的平衡情况,调整PID参数。
在一些实施例中,所述方法还包括:通过如下公式计算所述设备的力矩和飞轮的力矩:
T1=M×g×cosθ×L
其中,T1为所述设备的力矩,M为所述设备的质量,g为重力加速度,L为所述设备的重心到设备与地面接触点的距离,θ为所述设备的重心与设备与地面接触点的连线与地面的夹角;
其中,T2为所述飞轮的力矩,m为所述飞轮的质量,R为所述飞轮的外半径,r为所述飞轮的内半径,α为所述飞轮的角加速度;
当所述设备的力矩等于飞轮的力矩时,所述飞轮的角加速度α为:
第二方面,本申请提供了一种控制设备平衡的装置,所述装置包括:获取姿态参数单元,配置用于获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;姿态解算单元,配置用于利用所述加速度、角速度,进行姿态解算,计算所述设备的倾斜角;获取飞轮参数单元,配置用于获取飞轮的当前转速;PID控制单元,配置用于对所述角速度进行微分D控制,对所述倾斜角进行比例P控制,对所述飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号;驱动单元,配置用于采用所述PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持所述设备的平衡。
在一些实施例中,所述PID控制单元包括:角速度控制子单元,配置用于对所述设备的角速度进行微分,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;角度控制子单元,设置所述设备的角度设定值,用所述倾斜角减去所述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以所述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;飞轮转速控制子单元,配置用于设置所述飞轮的转速设定值,用所述飞轮的当前转速减去所述转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以所述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对所述转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;调制子单元,配置用于计算所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号。
在一些实施例中,所述装置还包括:蓝牙通信单元,配置用于与所述设备的其它模块和/或上位机组成蓝牙mesh网络,进行蓝牙通信。在一些实施例中,所述装置还包括:角加速度计算单元,配置用于计算当所述设备的力矩等于飞轮的力矩时,所述飞轮的角加速度;调整PID参数单元,配置用于根据所述飞轮的角加速度、所述设备的平衡情况,调整PID参数。
本申请采用PID控制算法控制设备的平衡,先获取设备的加速度、角速度,计算设备的倾斜角,对设备的倾斜角度进行比例P控制,比例P控制可快速调整改善设备的倾斜状况。对设备的角速度进行微分D控制,在产生倾斜角之前,一旦发现有产生倾斜角的趋势就开始调节,是提前控制,更及时。当角速度有变大或变小趋势时,输出控制,提前防治倾斜角变大或超调。通过上述倾斜角比例P控制、角速度微分D控制,便能让设备在平衡点附近震荡,但飞轮会越转越快,所以对飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,快速降低飞轮的转速,同时消除飞轮惯性旋转累积的转速。即在维持设备平衡的同时,提前防治设备倾斜,不断减小倾斜的角度,回归自然平衡状态,同时控制降低飞轮的转速。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本申请一个实施例中飞轮电机的一个结构示意图;
图2是本申请控制设备平衡的方法的一个实施例的流程图;
图3是本申请控制设备平衡的方法的一个实施例中PID控制算法的一个流程图;
图4是本申请控制设备平衡的方法的原理示意图;
图5是本申请控制设备平衡的装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请利用飞轮进动原理,控制飞轮的角加速度,使设备产生反向作用力矩,来控制设备的平衡。其中,飞轮电机安装在设备上。参考图1,该图是一个实施例中飞轮电机的一个结构示意图。如图所示,飞轮电机包括微控制单元MCU101、电机驱动电路102、电机103、飞轮104、转速采集电路105、姿态传感器106。其中,转速采集电路105作为反馈单元,采集飞轮104的当前转速,发送给微控制单元MCU101。姿态传感器106用于采集设备的加速度、角速度,反馈给微控制单元MCU101。本申请的控制设备平衡的方法由微控制单元MCU101执行。微控制单元MCU101根据姿态传感器、转速采集电路反馈的数据,控制输出PWM信号至电机驱动电路102,通过电机驱动电路102驱动电机103转动,电机103转动带动飞轮104转动,飞轮104转动,产生力矩,维持静止或行进中设备的平衡。本申请的控制设备平衡的方法用于控制纵向两轮、横向两轮、独轮设备的平衡。
继续参考图2,该图是本申请控制设备平衡的方法的一个实施例的流程图,如图所示,所述方法包括如下步骤:
步骤201,获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度。
本实施例为控制纵向两轮设备的平衡。上述纵向两轮设备包括但不限于:纵向两轮机器人、电动摩托车、遥控玩具摩托车、用户骑行的自行车、遥控玩具自行车。其中,飞轮的安装轴线为沿车身行驶方向。例如,飞轮安装在电动摩托车座椅的下面,飞轮转动的轴也是纵向前后方向。
在本实施例中,姿态传感器为六轴陀螺仪,六轴陀螺仪可测量设备的三轴加速度、三轴角速度。在本实施例的其他可选的实现方式中,姿态传感器为三轴陀螺仪和加速度计,用于分别测量设备的三轴角速度、三轴加速度。其中,安装时,调整姿态传感器的方向,使姿态传感器的一个轴为设备的纵方向,一个轴为设备的左右横方向。使设备左右倾斜角为设备的俯仰角或横滚角。
步骤202,利用上述加速度、角速度,进行姿态解算,计算设备的倾斜角。
在本实施例中,对加速度进行滑动窗口滤波。利用上述加速度、角速度,进行四元数姿态解算,计算设备横向左右方向的倾斜角。
步骤203,获取飞轮的当前转速。
在本实施例中,转速采集电路用于测量飞轮的当前转速,因飞轮与电机同轴,所以飞轮与电机的当前转速相同。根据具体情况,转速采集电路也可采集电机的当前转速。其中,转速采集电路主要由编码器组成。
在本实施例中,微控制单元MCU主动读取转速采集电路测量的飞轮的当前转速,在本实施例的其他可选的实现方式中,转速采集电机将测量的飞轮的当前转速主动发送至微控制单元。
步骤204,对角速度进行微分D控制,对倾斜角进行比例P控制,对飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号。
在本实施例中,对获取的当前转速进行一阶低通滤波,将滤波后的数据转化为每秒多少转。
在本实施例中,使用PID控制算法,调制脉冲宽度调制PWM信号的占空比。参考图3,该图是PID控制算法的一个流程图,如图所示,设置一个角度设定值。该角度设定值是纵向两轮设备自然平衡的状况下,左右倾斜的角度。用上一步计算的设备当前实际左右倾斜的倾斜角减去角度设定值,作为角度偏差,将该角度偏差乘以第一比例增益,得到倾斜角的比例P控制。通过倾斜角的比例P控制,可快速调整改善设备的倾斜状况,在控制设备平衡的情况下,控制设备不断从倾斜状态回归到自然平衡状态。
继续参考图3,对设备的角速度进行微分D控制,具体的对陀螺仪在左右横向轴上的角速度求取其微分,即计算其角加速度,再根据角加速度判断设备是否有加速倾斜的趋势,在产生较大倾斜角度之前,通过角速度微分控制,提前防治设备的倾斜,及时性更好,如果角速度变小,则角加速度为负值,微分D控制会输出一个负值,产生反向作用,调节平衡。另外,设置合理的微分增益、微分时间。
在本实施例中,设备平衡的原理是控制飞轮以角加速度转动,产生力矩,以对抗设备倾斜时,重力生产的力矩,所以如果不适时调控降低飞轮的转速,飞轮会越转越快,易失控且消耗功率,所以本申请对飞轮的转速进行比例积分控制。参考图3,设置转速设定值的值,在本实施例中,将该值设置为零,在其它实现方式中,设置转速设定值为每秒2转或每秒3转等。将采集的飞轮的当前转速减去转速设定值,得到转速偏差,该转速偏差乘以第二比例增益,得到飞轮转速的比例控制。计算转速偏差的积分,用于积分控制,通常设置积分时间,计算该积分时间内所有转速偏差的和,然后将该和乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制。为防止积分超调和震荡,使整个PID控制更稳定、准确,在本实施例中,限制积分I控制的幅度,即小于等于某一预设幅度阈值。
继续参考图3,将上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制求和,为优化算法,限制上述求得和的幅度,然后,用限幅后的和调制PWM信号的占空比。
步骤205,采用PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持设备的平衡。
继续参考图4,该图是本实施例的原理示意图,如图所示,O表示设备的重心,虚线表示地面,D表示设备与地面的接触点,这个接触点不是指实际的前轮或后轮接触点,而是指设备的重心沿设备在地面上的投影。例如,如果设备是前后对称,设备垂直地面放置,则该接触点为重心在地面上的投影,后面如果设备原地左右倾斜,接触点的位置是不发生变化的,OD的距离为L。如图所示,θ为所述设备的重心与设备与地面接触点的连线与地面的夹角。OA表示设备的重力,AB表示重力的一个分力,该分力被设备与地面的摩擦力抵消。OB表示重力在垂直于设备方向上的分力,因为该分力的存在导致设备不断左倾斜或右倾斜。该分力产生的力矩T1为:
T1=M×g×cosθ×L
其中,M为设备的质量,g为重力加速度。
控制飞轮转动,产生一个与力矩T1大小相同,方向相反的力矩,用于抵消力矩T1,保持设备平衡。
飞轮的转动惯量J为:
其中,m为飞轮的质量,R为飞轮的外半径,r为飞轮的内半径。
飞轮转动产生的力矩等于转动惯量与角加速度的乘积,所以飞轮的力矩T2为:
当T1=T2时,飞轮的角加速度α:
在本实施中,调控PID的参数,进而调制PWM信号的占空比,控制飞轮的角加速度,使设备产生反向作用力矩,来控制设备的平衡。其中,PID参数包括:第一比例增益、第二比例增益、微分增益、微分时间、积分增益、积分时间。
在实际实施时,还根据设备的实际平衡情况,调整上述PID参数,优化PID算法,控制设备保持平衡。
在本实施例中,先获取设备的角速度、加速度,在进行姿态融合,计算设备的倾斜角,之后,获取飞轮的当前转速。对设备的角速度进行微分D控制,提前防治设备倾斜,对设备的倾斜角度进行比例P控制,快速调整改善设备的倾斜状况,对飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,快速降低飞轮的转速,同时消除飞轮惯性旋转累积的转速。在维持设备平衡的情况下,控制设备的倾斜角回归角度设定值,回到自然平衡状态;控制飞轮的转速降低到转速设定值,回到飞轮停止转动静止的状态。
在本实施例的其它可选的实现方式中,飞轮电机具有蓝牙芯片,支持与上位机进行蓝牙通信,当飞轮电机被安装在不同的设备上时,支持通过上位机重新调整PID参数。其中,上位机包括但不限于:智能手机、平板电脑、遥控手柄。
在本实施例的其它可选的实现方式中,设备为遥控摩托车,该遥控摩托车除具有飞轮电机外,还具有动力电机模块、转向舵机模块,其中,通过动力电机模块驱动后轮转动,控制摩托车前进或后退的速度。通过转向舵机模块驱动前轮转向,控制摩托车的行驶方向。飞轮电机、动力电机模块、转向舵机模块及上位机都具有蓝牙mesh芯片,作为一个节点,支持组成一个蓝牙mesh网络。蓝牙mesh网络中的各个节点可相互通信。支持用户通过上位机向飞轮电机、动力电机模块、转向舵机模块发送控制指令,此外,接收飞轮电机、动力电机模块、转向舵机模块发送的参数信息。例如,智能手机通过蓝牙mesh网络向动力电机模块发送运动指令,其中,该指令包含电机的转动方向、转速和舵机转动角度。动力电机模块接收上述运动指令,解析出与自身对应的指令,根据该指令,控制电机转动,使遥控摩托车前进或者后退。然后,动力电机模块将上述收到的指令通过mesh adv的方式完整地转发给转向舵机模块,转向舵机模块从指令中解析与自身对应的指令,完成转动角度的动作,使遥控摩托车左转或者右转。上述过程中,遥控摩托车按照指令执行前进后退、左转右转的运动,并在此过程中通过飞轮电机维持遥控摩托车的平衡。
本申请的控制设备平衡的方法,不仅可用于上述纵向两轮设备,还可应用于横向两轮设备。先根据角速度、加速度计算设备前后倾斜的倾斜角。用该倾斜角减去角度设定值,得到角度偏差,然后乘以比例增益,得到倾斜角的比例P控制。其中,设置角度设定值为零。对设备前后轴向上的角速度做微分D控制,对飞轮转速做比例积分PI控制。即用PID算法控制设备的平衡。
继续参考图5,该图是上述方法实施例对应的装置实施例的结构示意图。如图所示,装置包括获取姿态参数单元501、姿态解算单元502、获取飞轮参数单元503、PID控制单元504、驱动单元505。其中,获取姿态参数单元501配置用于获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;姿态解算单元502配置用于利用上述加速度、角速度,进行姿态解算,计算设备的倾斜角;获取飞轮参数单元503配置用于获取飞轮的当前转速;PID控制单元504配置用于对角速度进行微分D控制,对倾斜角进行比例P控制,对飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号的占空比;驱动单元505配置用于采用上述PWM信号驱动电机转动,电机带动飞轮转动,产生力矩,维持所述设备的平衡。
在本实施例中,PID控制单元包括:角速度控制子单元、角度控制子单元、飞轮转速控制子单元、调制子单元。其中,角速度控制子单元配置用于对设备的角速度进行微分计算,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;角度控制子单元,设置设备的角度设定值,用姿态解算单元中计算倾斜角减去上述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以上述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;飞轮转速控制子单元,配置用于设置飞轮的转速设定值,用飞轮的当前转速减去转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以上述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;调制子单元,配置用于计算角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号的占空比。
在其它实施例中,上述装置还包括蓝牙通信单元,配置用于与设备的其它模块和/或上位机组成蓝牙mesh网络,进行蓝牙通信。通过蓝牙mesh网络,接收并保存上位机发送的调整后的PID参数。
在其它实施例中,上述装置还包括角加速度计算单元、调整PID参数单元,其中,角加速度计算单元配置用于计算当设备的力矩等于飞轮的力矩时,飞轮的角加速度;调整PID参数单元配置用于根据飞轮的角加速度、设备的平衡情况,调整PID参数。以适用不同的设备,来保持设备的平衡。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (11)
1.一种控制设备平衡的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;
利用所述加速度、角速度,进行姿态解算,计算所述设备的倾斜角;
获取飞轮的当前转速;
对所述角速度进行微分D控制,对所述倾斜角进行比例P控制,对所述飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号,具体的:对所述设备的角速度进行微分,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;设置所述设备的角度设定值,用所述倾斜角减去所述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以所述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;设置所述飞轮的转速设定值,用所述飞轮的当前转速减去所述转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以所述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对所述转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;计算所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号;
采用所述PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持所述设备的平衡。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
限制所述飞轮转速的积分I控制的幅度;
限制所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、限幅后积分I控制的和的幅度。
3.根据权利要求1-2任一所述的方法,其特征在于,所述飞轮的转速设定值为零。
4.根据权利要求1-2任一所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
与所述设备的其它模块和/或上位机组成蓝牙mesh网络,进行蓝牙通信。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过所述蓝牙mesh网络,接收并保存所述上位机发送的调整后的PID参数。
6.根据权利要求1-2任一所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
计算当所述设备的力矩等于飞轮的力矩时,所述飞轮的角加速度;
根据所述飞轮的角加速度、所述设备的平衡情况,调整PID参数。
8.一种控制设备平衡的装置,其特征在于,所述装置包括:
获取姿态参数单元,配置用于获取姿态传感器测量的设备的加速度、角速度;
姿态解算单元,配置用于利用所述加速度、角速度,进行姿态解算,计算所述设备的倾斜角;
获取飞轮参数单元,配置用于获取飞轮的当前转速;
PID控制单元,配置用于对所述角速度进行微分D控制,对所述倾斜角进行比例P控制,对所述飞轮的当前转速进行比例积分PI控制,用上述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例积分PI控制的和,调制脉冲宽度调制PWM信号,具体的:对所述设备的角速度进行微分,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;设置所述设备的角度设定值,用所述倾斜角减去所述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以所述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;设置所述飞轮的转速设定值,用所述飞轮的当前转速减去所述转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以所述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对所述转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;计算所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号;
驱动单元,配置用于采用所述PWM信号驱动电机带动飞轮转动,产生力矩,维持所述设备的平衡。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述PID控制单元包括:
角速度控制子单元,配置用于对所述设备的角速度进行微分,然后乘以微分增益,得到角速度的微分D控制;
角度控制子单元,设置所述设备的角度设定值,用所述倾斜角减去所述角度设定值,得到角度偏差,第一比例增益乘以所述角度偏差,得到倾斜角的比例P控制;
飞轮转速控制子单元,配置用于设置所述飞轮的转速设定值,用所述飞轮的当前转速减去所述转速设定值,得到转速偏差,第二比例增益乘以所述转速偏差,得到飞轮转速的比例P控制,对所述转速偏差进行积分,然后乘以积分增益,得到飞轮转速的积分I控制;
调制子单元,配置用于计算所述角速度的微分D控制、倾斜角的比例P控制、飞轮转速的比例P控制、积分I控制的和,用于调制脉冲宽度调制PWM信号。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
蓝牙通信单元,配置用于与所述设备的其它模块和/或上位机组成蓝牙mesh网络,进行蓝牙通信。
11.根据权利要求8-10任一所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
角加速度计算单元,配置用于计算当所述设备的力矩等于飞轮的力矩时,所述飞轮的角加速度;
调整PID参数单元,配置用于根据所述飞轮的角加速度、所述设备的平衡情况,调整PID参数。
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