CN112109561A - 控制纵向两轮车平衡的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种控制纵向两轮车平衡的方法和装置。所述方法的一具体实施方式包括：获取纵向两轮车的目标转动角度；以第一时间间隔定时执行控制步骤：判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达，则执行平衡算法：获取纵向两轮车的姿态数据，计算当前车体倾斜角，基于PD算法，计算平衡角度，控制纵向两轮车转动平衡角度后，跳转执行控制步骤；如果未到达执行平衡算法的时间，读取当前转动角度，基于PID算法，控制纵向两轮车转向；更新当前转动角度，如果该当前转动角度小于目标转动角度，则跳转执行控制步骤。实现了控制纵向两轮车转向与车体平衡交织执行，在多次控制转向的过程中，间断的通过控制车体转动平衡角度，来不断的进行平衡矫正。

Description

控制纵向两轮车平衡的方法和装置
技术领域
本申请属于两轮车平衡控制领域，具体涉及一种控制纵向两轮车平衡的方法和装置。
背景技术
纵向两轮车是指一前一后纵向排布轮子的车，例如，自行车、摩托车。纵向两轮车与支撑路面仅有两个接触点，因此从物理本质上是不稳定的，类似于倒立摆结构，当车体左右倾斜时，重力的分力使车体更加偏离平衡位置，这样倾斜角会越来越大。但是当人骑行纵向两轮车时，纵向两轮车呈现完美的动力学稳定性，而保持平衡。
现有设备中，通常额外安装飞轮，通过飞轮转动产生力矩，对抗设备倾斜时重力的分力生产的力矩，来保持设置的平衡。并非模拟真实自行车或摩托车的运动方式进行设计，实现平衡不倒。
发明内容
本申请的目的在于提出一种改进的控制纵向两轮车平衡的方法和装置，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。
第一方面，本申请提供了一控制纵向两轮车平衡的方法，所述方法包括：获取纵向两轮车待转的目标转动角度；第二步：以第一时间间隔定时执行如下控制步骤：判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达，则执行平衡算法，所述平衡算法包括：获取所述纵向两轮车的姿态数据，根据所述姿态数据，计算所述纵向两轮车的当前车体倾斜角，基于所述当前车体倾斜角进行PD算法，计算所述纵向两轮车的平衡角度，控制所述纵向两轮车转动所述平衡角度后，跳转执行第二步；如果未到达执行平衡算法的时间，读取所述纵向两轮车的当前转动角度，根据所述目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制所述纵向两轮车转向；采集并更新所述纵向两轮车的当前转动角度，如果该当前转动角度小于所述目标转动角度，则跳转执行第二步。
在一些实施例中，所述方法还包括：前后两次执行所述平衡算法的时间间隔为预设的第二时间间隔。
在一些实施例中，所述方法还包括：接收并保存第一时间间隔和/或第二时间间隔的值。
在一些实施例中，所述方法还包括：舵机安装于所述纵向两轮车的车把上，所述舵机的输出轴与所述纵向两轮车的前轮直接连接，配置用于控制所述前轮转向。
在一些实施例中，所述舵机至少包括姿态传感器、第一微控制单元MCU、第一电机驱动电路、第一有刷电机、第一反馈电路、第一蓝牙电路，具体的：所述姿态传感器配置用于测量所述纵向两轮车的姿态数据；所述第一反馈电路配置用于测量所述第一有刷电机的当前转动角度；所述姿态传感器、第一反馈电路、第一电机驱动电路、第一蓝牙电路分别与所述第一微控制单元MCU电连接；所述控制步骤由所述第一微控制单元MCU执行，通过所述第一电机驱动电路驱动所述第一有刷电机转动。
在一些实施例中，所述方法还包括：电机安装于所述纵向两轮车后轮的水平轴线上，所述电机的输出轴、所述后轮分别与齿轮组连接，所述电机通过所述齿轮组传动至所述后轮，带动所述后轮转动。
在一些实施例中，所述电机至少包括第二微控制单元MCU、第二电机驱动电路、第二有刷电机、第二反馈电路、第二蓝牙电路，具体的：所述第二微控制单元MCU通过所述第二电机驱动电路驱动所述第二有刷电机转动；所述第二反馈电路与所述第二微控制单元MCU电连接，用于测量并向所述第二微控制单元MCU反馈所述第二有刷电机的当前转动速度；所述第二微控制单元MCU与所述第二蓝牙电路电连接。
在一些实施例中，所述方法还包括：预先控制所述电机转动，使所述纵向两轮车以大于预设速度行驶。
在一些实施例中，所述平衡算法中PD算法的公式为：
balence_err(t)＝Zer_angle+Tar_angle+inclination(t)
Figure BDA0002675735650000031
其中，Zer_angle表示车体零点平衡角度，即所述纵向两轮车自然平衡直行时车体倾斜角，Tar_angle表示目标转动角度，inclination(t)表示当前车体倾斜角，balence_err(t)表示平衡角度误差，Kp1表示第一比例增益，Kd1表示第一微分增益，balence_out表示平衡角度。
在一些实施例中，所述控制步骤中PID算法的公式为：
pid_err(t)＝Tar_angle-Curr_angle(t)
Figure BDA0002675735650000032
其中，Curr_angle(t)表示当前转动角度，pid_err(t)表示PID角度误差，pid_out表示输出功率，Kp2表示第二比例增益，Ki2表示第二积分增益，Kd2表示第二微分增益。
第二方面，本申请提供了一控制纵向两轮车平衡的装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，配置用于获取纵向两轮车待转的目标转动角度；判断单元，配置用于判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达执行平衡算法的时间，则跳转执行平衡算法单元，如果未到达执行平衡算法的时间，则跳转执行转向单元；平衡算法单元，配置用于获取所述纵向两轮车的姿态数据，根据所述姿态数据，计算所述纵向两轮车的当前车体倾斜角，基于所述当前车体倾斜角进行PD算法，计算所述纵向两轮车的平衡角度，并控制所述纵向两轮车转动所述平衡角度后，跳转执行判断单元；转向单元，配置用于读取所述纵向两轮车的当前转动角度，根据所述目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制所述纵向两轮车转向；循环控制单元，采集并更新所述纵向两轮车的当前转动角度，如果该当前转动角度小于所述目标转动角度，则按照预设第一时间间隔，跳转执行判断单元。
在一些实施例中，所述装置还包括舵机，所述舵机安装于所述纵向两轮车的车把上，所述舵机的输出轴与所述纵向两轮车的前轮直接连接。
在一些实施例中，所述装置还包括电机，所述电机安装于所述纵向两轮车后轮的水平轴线上，所述电机的输出轴、所述后轮分别与齿轮组连接，所述电机通过所述齿轮组传动至所述后轮，带动所述后轮转动。
本申请中控制纵向两轮车转向与平衡算法交织执行，其中，平衡算法的优先级高，在分步转动到目标转动角度间，如果先到达执行平衡算法时间，则优先执行平衡算法，根据纵向两轮车的姿态数据，计算当前车体倾斜角，基于PD算法，计算平衡角度，控制纵向两轮车转动平衡角度，产生回复力，保持车体平衡。同时实现了控制转动目标转动角度和通过控制转向来保持车体平衡。另外，相较于直行，在转向拐弯的过程中，纵向两轮车左右倾斜的概率更高，倾斜度更大，更难驾驭。而本申请并非一次性一步到位的转动到目标转动角度，再执行平衡算法。而是，分步转动到目标转动角度，在这些步之间穿插执行平衡算法，来保持车体平衡。算法更优。
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纵向两轮车的结构示意图；
图2是本申请一个实施例中纵向两轮车的舵机的结构示意图；
图3是本申请一个实施例中控制纵向两轮车平衡的方法的流程图；
图4是本申请一个实施例中平衡算法的流程图；
图5是本申请另一个实施例中控制纵向两轮车平衡的装置的结构示意图。
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。
图1示出了本申请一实施例中纵向两轮车的结构示意图。该图仅示出了与本申请相关的部分。如图所示，舵机101安装在车把102上方，舵机101的输出轴作为车叉103，车叉103与前轮104机械连接，即舵机101没有经过齿轮带动前轮104转动，而是舵机101的输出轴直接与前轮104进行连接，没有传动齿轮间的间隙，减小了传动损耗，提高了传动效率和精度。将舵机101安装于车把102上方，增大了前轮104的承重。车把102与前轮104的重力越大，当车把102与前轮104转动相同角度时，产生的回复力越大。
如图1所示，电池盒106安装于前轮104的后方，电机107的前方，下管105的下方，电池盒106与电机107基本上位于前轮104、后轮112的水平轴线上。用于降低纵向两轮车的重心。电机107位于后轮112水平轴线的前方，电机107的输出轴插入第一齿轮108中间的孔，带动第一齿轮108转动，第一齿轮108、第二齿轮109、第三齿轮110、第四齿轮111组成齿轮组，依次排列于后轮112的水平轴线上。第一齿轮108与第二齿轮109啮合，第二齿轮109与第三齿轮110啮合，第三齿轮110与第四齿轮111啮合。第四齿轮111与后轮112同轴，带动后轮112转动。在本实施例中，齿轮组由四个齿轮组成。在其它实施例中，根据纵向两轮车、各齿轮的大小，齿轮组中齿轮的个数不局限于4个，可以为任意个数，齿轮组中齿轮的排布、啮合关系适应性改变。
在其它实施例中，舵机安装于车把与前轮之间。齿轮组中的齿轮非线性排列，适应性的电机安装于后轮的前方，非水平轴线上。
在本实施例中，电池盒与舵机、电机通过有线的方式进行连接，分别通过TYPE-C接口为舵机、电机供电。电池盒支持反复充电，具有过充电、过放电保护电路。在遥控模式下，智能终端或遥控器与舵机、电机组成蓝牙mesh网络，舵机、电机接收智能终端发送的指令，舵机根据指令中的目标转动角度及其正负，控制纵向两轮车左拐或右拐转动上述目标转动角度。电机根据指令中目标转动速度及其方向，控制纵向两轮车以该目标转动速度前进或后退。此外，舵机根据平衡算法，控制纵向两轮车保持平衡。在自动驾驶模式下，舵机读取路线信息中的目标转动角度，控制纵向两轮车转动上述目标转动角度的同时，通过调整车把和前轮的转向，生产回复力，保持纵向两轮车平衡。电机读取路线信息中的目标转动速度等信息，通过齿轮组传动，带动后轮转动，为纵向两轮车提供前进的动力。舵机与电机通过各自的蓝牙电路进行通信。
继续参考图2，该图是本申请一实施例中纵向两轮车的舵机的结构示意图。如图所示，舵机至少由如下几部分组成：第一微控制单元MCU201、第一电机驱动电路202、第一有刷电机203、第一反馈电路204、姿态传感器205、第一蓝牙电路206。在本实施例中，第一蓝牙电路206与第一微控制单元MCU201电连接，用于与其它电机和/或智能终端、遥控器进行通信。姿态传感器205用于测量纵向两轮车的姿态信息，姿态信息包括但不限于：三轴加速度、三轴角速度。在本实施例中姿态传感器205由加速度计和陀螺仪组成。在本实施例的其它可选的实现方式中，姿态传感器205仅由六轴陀螺仪组成，用无刷电机替换第一有刷电机。
在本实施例中，第一反馈电路204为滑动电阻器，滑动变阻器与第一有刷电机203连接，第一有刷电机203转动，则滑动电阻器的阻值就会发生相应的变化，以对应转动的位置和角度，进行转动定位。在本实施例的其它可选的实现方式中，第一反馈电路204为如下一种：位置传感器、电位器、光电编码器、磁编码器。第一反馈电路204与第一微控制单元201电连接。
在本实施例中，电机至少包括第二微控制单元MCU、第二电机驱动电路、第二有刷电机、第二反馈电路、第二蓝牙电路。其中，具体的：第二微控制单元MCU与第二电机驱动电路电连接，第二电机驱动电路与第二有刷电机电连接，第二微控制单元MCU通过第二电机驱动电路驱动第二有刷电机转动；第二反馈电路与第二微控制单元MCU电连接，第二反馈电路用于测量并向第二微控制单元MCU反馈第二有刷电机的当前转动速度；第二蓝牙电路与第二微控制单元MCU电连接，用于与智能终端、舵机进行通信。
在其它实施例中，去掉舵机中的姿态传感器，将姿态传感器配置于电池盒中。去掉舵机和电机中的蓝牙电路，为电池盒配置一个蓝牙电路和一个微控制单元。该微控制单元通过上述蓝牙电路与智能手机、平板、遥控器等进行通信。再通过TYPE-C接口分别与舵机、电机进行通信和供电，控制车体平衡、控制转动目标转动角度及以控制前进速度。
继续参考图3，该图是本申请一实施例中控制纵向两轮车平衡的方法的流程图，该方法运行于图2舵机的第一微控制单元MCU中。该方法包括如下步骤：
步骤301，获取纵向两轮车待转的目标转动角度。
在本实施例中，在遥控模式下，接收智能终端发送的目标转动角度。在自动驾驶模式下，根据路线信息读取目标转动角度。
步骤302，以第一时间间隔定时执行如下控制步骤。
在本实施例中，设置定时器，以第一时间间隔定时执行下述各个步骤。例如，第一时间间隔的值为下述一种：2毫秒、3毫秒、4毫秒。
在本实施例中，对于数值较大的目标转动角度，以第一时间间隔分片时间，分多次控制有刷电机转动至目标转动角度。
步骤303，判断是否到达执行平衡算法的时间。
在本实施例中，执行平衡算法的优先级比控制纵向两轮车转向的优先级高。平衡算法以第二时间间隔定时循环执行，为兼顾保持车体平衡及转动至目标转动角度，设置第二时间间隔的值大于第一时间间隔。例如，第二时间间隔的值为下述一种：10毫秒、12毫秒、13毫秒。
在本实施例中，第一时间间隔、第二时间间隔的值支持重新设置，如果遇到崎岖的路面，可适当减小第二时间间隔的值，缩减两次执行平衡算法的时间。
在本实施例中，读取当前时间，判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达执行平衡算法的时间，则执行步骤304，如果未到达执行平衡算法的时间，则执行步骤305。
步骤304，执行平衡算法。
在本实施例中，平衡算法包括步骤3041至步骤3044。
步骤3041，获取纵向两轮车的姿态数据。
在本实施例中，姿态传感器为陀螺仪和加速度计。第一微控制单元MCU读取加速度计测量的三轴加速度和三轴陀螺仪测量的三轴角速度。其中，姿态数据为三轴加速度、三轴角速度。
步骤3042，根据姿态数据，计算纵向两轮车的当前车体倾斜角。
在本实施例中，第一微控制单元MCU利用滤波算法，计算纵向两轮车当前左右倾斜角度，即当前车体倾斜角。其中，滤波算法包括但不限于：互补平衡滤波、卡尔曼滤波。
步骤3043，基于当前车体倾斜角进行PD算法，计算纵向两轮车的平衡角度。
作为常识，纵向两轮车受外界因素影响后，会出现左右、前后倾斜的情况。例如，路面不平、受碰撞、被人推等。当车体左右倾斜时，重力的分力使车体更加偏离平衡位置，这样倾斜角会越来越大。为保证纵向两轮车在左右方向上不倒、继续前行，需控制车把向左或向右转动一定角度，车把带动前轮一起转动。
为便于理解，假设目标转动角度为零度，即控制纵向两轮车直行。在直行的过程中，受外力影响，纵向两轮车的车体向右倾斜，为保证车体平衡不倒，需控制车把和前轮向右转动一定的角度，改变整个纵向两轮车的重心，产生回复力，将纵向两轮车拉回零点平衡状态。同样，如果纵向两轮车的车体向左倾斜，为保证车体平衡不倒，需控制车把和前轮向左转动一定的角度，改变整个纵向两轮车的重心，产生回复力，将纵向两轮车拉回自然平衡状态。即纵向两轮车的车体向某一侧边倾斜时，控制车把和前轮向该侧边转向，产生回复力，来保持车体平衡。
当目标转动角度不为零，在控制纵向两轮车右转的过程中，如果车身向右侧倾斜，则需要继续控制纵向两轮车向右转向，产生更大的回复力。在控制纵向两轮车右转的过程中，如果车身向左侧倾斜，需控制纵向两轮车向左转向。
在本实施例中，根据下面的公式计算平衡角度：
balence_err(t)＝Zer_angle+inclination(t)
Figure BDA0002675735650000081
其中，Zer_angle表示车体零点平衡角度，即纵向两轮车自然平衡直行时车体倾斜角，在本实施例中，车体零点平衡角度为零度，inclination(t)表示当前车体倾斜角，balence_err(t)表示平衡角度误差，Kp1表示第一比例增益，Kd1表示第一微分增益，balence_out表示平衡角度。
采用上述公式，实现了车体向哪倾斜时，就控制车把和前轮向该方向转向，产生回复力，将纵向两轮车拉回自然平衡状态。这样只能维持车体在直行方向上平衡不倒。可在公式中加入目标转动角度，在控制纵向两轮车保持平衡的基础上，转向目标转动角度的方向或尽可能少的偏离目标转动角度的方向。
balence_err(t)＝Zer_angle+Tar_angle+inclination(t)
Figure BDA0002675735650000091
其中，Tar_angle表示目标转动角度，inclination(t)表示当前车体倾斜角，balence_err(t)表示平衡角度误差，Kp1表示第一比例增益，Kd1表示第一微分增益，balence_out表示平衡角度。根据实际情况调整Kp1、Kd1的值的大小，可与上一个公式中的值不同。
在本实施例中，预先控制纵向两轮车以大于预设速度行驶，回复力是转动角度、行驶速度的函数。在本实施例的其它可选的实现方式中，将行驶速度加入上述PD算法中。
步骤3044，控制纵向两轮车转动上述平衡角度。
在本实施例中，第一微控制单元MCU通过第一电机驱动电路驱动第一有刷电机转动上述平衡角度，通过第一反馈电路反馈的信息，确认是否已转动上述平衡角度。如果已经转动到平衡角度，则跳转执行步骤302。
步骤305，读取纵向两轮车的当前转动角度，根据目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制纵向两轮车转向。
在本实施例中，如果当前时间还未到执行平衡算法时间，则继续控制纵向两轮车继续转向目标转动角度。平衡算法的执行时，转动平衡角度，会造成纵向两轮车靠近或远离目标转动角度。所以为精确控制纵向两轮车转向目标转动角度，在每次执行控制转向算法时，需读取纵向两轮车的当前转动角度。然后，根据PID算法的如下公式计算舵机的输出功率。
pid_err(t)＝Tar_angle-Curr_angle(t)
Figure BDA0002675735650000101
其中，Curr_angle(t)表示当前转动角度，pid_err(t)表示PID角度误差，pid_out表示舵机的输出功率，Kp2表示第二比例增益，Ki2表示第二积分增益，Kd2表示第二微分增益。适应性的调整第二比例增益Kp2、第二积分增益Ki2、第二微分增益Kd2各个数值的大小，及积分时间、微分时间的值。
在本实施例中，第一微控制单元MCU通过控制输出的PWM信号的占空比，控制输出功率。
步骤306，采集并更新纵向两轮车的当前转动角度。
在本实施例中，第一反馈电路用于采集第一有刷电机的转动数据，第一微控制单元MCU读取第一反馈电路的数据，根据该数据，计算纵向两轮车的当前转动角度。
步骤307，判断该当前转动角度是否小于目标转动角度。
在本实施例中，将当前转动角度与目标转动角度进行比较，如果当前转动角度小于目标转动角度，则跳转执行步骤302。
在本实施例中，判断步骤303之后的上述两个分支，不管是执行平衡算法步骤304，还是执行控制转向的步骤305至步骤307，其执行时间都很短，小于设定的第一时间间隔。而考虑到力的传导、力的作用效果等都有滞后性，所以设置以第一时间时间定时执行步骤303至307，在两次算法执行之间停顿等待一下。
在本实施例中，如果当前转动角度大于等于目标转动角度，则执行步骤308。
步骤308，停止转向。
在本实施例中，如果当前转动角度大于等于目标转动角度，则表示已经完成转动目标转动角度。后续在没有接收到新的目标转动角度之前，则设置目标转动角度为零，重新执行上述各个步骤。
在本实施例的其它可选的实现方式中，如果当前转动角度大于等于目标转动角度后，在没有接收到新的目标转动角度之前，不控制纵向两轮车转向，而是根据路况等信息自然行驶，但定时执行平衡算法。
在本实施例中，控制纵向两轮车转向与控制车体平衡交织执行，分解的看，是以第二时间间隔定时执行平衡算法，通过控制车体转动平衡角度，产生回复力，矫正车体平衡。以第一时间间隔定时分次控制纵向两轮车转动到目标转动角度，如果在分次转向间，到达执行平衡算法的时间，则优先执行平衡算法，然后，继续控制转向目标转动角度。实现了在优先通过控制纵向两轮车转向，保持纵向两轮车平衡时，控制纵向两轮车分次转动到目标转动角度。
另外，相较于直行，在转向拐弯的过程中，纵向两轮车左右倾斜的概率更高，倾斜度更大，更难驾驭。而本申请并非一次性一步到位的转动到目标转动角度，再执行平衡算法。而是，分步转动到目标转动角度，在这些步之间穿插执行平衡算法，来保持车体平衡。算法更优。
继续参考图5，该图示出了另一个实施例中本申请控制纵向两轮车平衡的装置的结构示意图。如图所示，该装置包括获取单元501、判断单元502、平衡算法单元503，转向单元504、循环控制单元505。其中，获取单元501，配置用于获取纵向两轮车待转的目标转动角度；判断单元502，配置用于判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达执行平衡算法的时间，则跳转执行平衡算法单元503，如果未到达执行平衡算法的时间，则跳转执行转向单元504；平衡算法单元503，配置用于获取纵向两轮车的姿态数据，根据姿态数据，计算纵向两轮车的当前车体倾斜角，根据当前车体倾斜角，基于PD算法，计算纵向两轮车的平衡角度，并控制纵向两轮车转动上述平衡角度后，跳转执行判断单元502；转向单元502，配置用于读取纵向两轮车的当前转动角度，根据目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制纵向两轮车转向；循环控制单元505，采集并更新纵向两轮车的当前转动角度，如果该当前转动角度小于目标转动角度，则按照预设第一时间间隔，跳转执行判断单元502。
在本实施例中，上述装置还包括舵机，该舵机安装于纵向两轮车的车把上，该舵机的输出轴与纵向两轮车的前轮直接连接。
在本实施例中，上述装置还包括电机，该电机安装于纵向两轮车后轮的水平轴线上，该电机的输出轴、后轮分别与齿轮组连接，电机通过齿轮组传动至上述后轮，带动后轮转动。
在本实施例中，平衡算法单元计算当前车体倾斜角，基于PD算法，控制车把转向，产生回复力。平衡算法单元与转向单元按照一定的比例数交织执行，优先执行平衡算法单元，保证纵向两轮车平衡不倒，再执行转向单元，不断转向目标转动角度。算法更优。
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 (14)

1.一种控制纵向两轮车平衡的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取纵向两轮车待转的目标转动角度；
第二步：以第一时间间隔定时执行如下控制步骤：
判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达，则执行平衡算法，所述平衡算法包括：获取所述纵向两轮车的姿态数据，根据所述姿态数据，计算所述纵向两轮车的当前车体倾斜角，基于所述当前车体倾斜角进行PD算法，计算所述纵向两轮车的平衡角度，控制所述纵向两轮车转动所述平衡角度后，跳转执行第二步；
如果未到达执行平衡算法的时间，读取所述纵向两轮车的当前转动角度，根据所述目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制所述纵向两轮车转向；
采集并更新所述纵向两轮车的当前转动角度，如果该当前转动角度小于所述目标转动角度，则跳转执行第二步。
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：
前后两次执行所述平衡算法的时间间隔为第二时间间隔。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收并保存所述第一时间间隔和/或第二时间间隔的值。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
舵机安装于所述纵向两轮车的车把上，所述舵机的输出轴与所述纵向两轮车的前轮直接连接，配置用于控制所述前轮转向。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述舵机至少包括姿态传感器、第一微控制单元MCU、第一电机驱动电路、第一有刷电机、第一反馈电路、第一蓝牙电路，具体的：
所述姿态传感器配置用于测量所述纵向两轮车的姿态数据；
所述第一反馈电路配置用于测量所述第一有刷电机的当前转动角度；
所述姿态传感器、第一反馈电路、第一电机驱动电路、第一蓝牙电路分别与所述第一微控制单元MCU电连接；
所述控制步骤由所述第一微控制单元MCU执行，通过所述第一电机驱动电路驱动所述第一有刷电机转动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
电机安装于所述纵向两轮车后轮的水平轴线上，所述电机的输出轴、所述后轮分别与齿轮组连接，所述电机通过所述齿轮组传动至所述后轮，带动所述后轮转动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电机至少包括第二微控制单元MCU、第二电机驱动电路、第二有刷电机、第二反馈电路、第二蓝牙电路，具体的：
所述第二微控制单元MCU通过所述第二电机驱动电路驱动所述第二有刷电机转动；
所述第二反馈电路与所述第二微控制单元MCU电连接，用于测量并向所述第二微控制单元MCU反馈所述第二有刷电机的当前转动速度；
所述第二微控制单元MCU与所述第二蓝牙电路电连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述舵机、电机、智能终端组成蓝牙mesh网络，进行通信。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先控制所述电机转动，使所述纵向两轮车以大于预设速度行驶。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述平衡算法中PD算法的公式为：
balence_err(t)＝Zer_angle+Tar_angle+inclination(t)
Figure FDA0002675735640000031
其中，Zer_angle表示车体零点平衡角度，即所述纵向两轮车自然平衡直行时车体倾斜角，Tar_angle表示目标转动角度，inclination(t)表示当前车体倾斜角，balence_err(t)表示平衡角度误差，Kp1表示第一比例增益，Kd1表示第一微分增益，balence_out表示平衡角度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述控制步骤中PID算法的公式为：
pid_err(t)＝Tar_angle-Curr_angle(t)
Figure FDA0002675735640000032
其中，Curr_angle(t)表示当前转动角度，pid_err(t)表示PID角度误差，pid_out表示输出功率，Kp2表示第二比例增益，Ki2表示第二积分增益，Kd2表示第二微分增益。
12.一种控制纵向两轮车平衡的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，配置用于获取纵向两轮车待转的目标转动角度；
判断单元，配置用于判断是否到达执行平衡算法的时间，如果到达执行平衡算法的时间，则跳转执行平衡算法单元，如果未到达执行平衡算法的时间，则跳转执行转向单元；
平衡算法单元，配置用于获取所述纵向两轮车的姿态数据，根据所述姿态数据，计算所述纵向两轮车的当前车体倾斜角，基于所述当前车体倾斜角进行PD算法，计算所述纵向两轮车的平衡角度，并控制所述纵向两轮车转动所述平衡角度后，跳转执行判断单元；
转向单元，配置用于读取所述纵向两轮车的当前转动角度，根据所述目标转动角度、当前转动角度，基于PID算法，控制所述纵向两轮车转向；
循环控制单元，采集并更新所述纵向两轮车的当前转动角度，如果该当前转动角度小于所述目标转动角度，则按照预设第一时间间隔，跳转执行判断单元。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括舵机，所述舵机安装于所述纵向两轮车的车把上，所述舵机的输出轴与所述纵向两轮车的前轮直接连接。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电机，所述电机安装于所述纵向两轮车后轮的水平轴线上，所述电机的输出轴、所述后轮分别与齿轮组连接，所述电机通过所述齿轮组传动至所述后轮，带动所述后轮转动。
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