CN114280920A - 电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质。所述方法包括：依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。本申请能够在电动平衡车行驶在比较复杂的路段时实现稳定的平衡控制，允许车辆在较大幅度的坡度时，使电动平衡车倒立摆的范围会更大，控制电机的正反转动控制更加灵敏。
Description
技术领域
本公开一般涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
在现有技术中，对电动平衡车平衡控制主要通过STM32F103系列芯片对电动车的姿态进行控制，但是现有技术的方法对电动平衡车的平衡控制不准确，系统的稳定度较低，特别对前倾角和速度的控制不够准确，容易发生危险。
因此，现有技术需要改进。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质，能够符合目前对电动平衡车平衡控制要求。
基于本发明实施例的一个方面，本申请实施例提供了一种电动平衡车平衡控制方法，所述方法包括：
依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；
依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；
依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
在另一个实施例中，所述依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据，包括：
设置所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程；
依据所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程，通过所述姿态传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计采集电动平衡车的当前行驶姿态数据。
在另一个实施例中，所述获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值，包括：
获取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，所述电动平衡车当前姿态数据包括加速度数据和角速度数据；
依据所述电动平衡车当前姿态数据，通过加速度数据计算角加速度，并根据角速度数据计算角度；
依据所述加速度数据计算的角加速的和根据角速度数据计算的角度，获取电动平衡车当前的角度值和加速度值。
在另一个实施例中，所述获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，包括：
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入；
依据所述串级的PID输入，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
在另一个实施例中，所述依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入，包括：
在设定采样频率上分别获取姿态传感器采集的电动平衡车当前的角度值和加速度值，以及电动平衡车的车速；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，以及所述电动平衡车的车速的速度环PID算法处理后的结果；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果的直立环PID算法处理后的结果；
依据所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果，获取所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果融合处理后的PWM输出。
在另一个实施例中，所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
判断所述PWM值是否为正值；
如果是，则控制所述电动平衡车的电机进行正转；
如果否，则控制所述电动平衡车的电机进行反转。
在另一个实施例中，所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，还包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
对所述串级的PID输入的PWM值取模，获取所述PWM值的模值；
依据所述PWM值的模值，对所述PWM值的模值进行计数；
判断所述PWM值的模值的计数值是否小于所述PWM值的模值；
如果是，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为低电平；
如果否，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为高电平。
基于本发明实施例的另一个方面，公开一种电动平衡车平衡控制装置，所述装置包括：
获取模块，用于依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；
处理模块，用于依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；
控制模块，用于依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
基于本发明实施例的又一个方面，公开一种电子设备，该设备包括一个或者多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现本发明各实施例提供的电动平衡车平衡控制方法。
基于本发明实施例的又一个方面，公开一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被执行时实现本发明各实施例提供的电动平衡车平衡控制方法。
在本申请实施例中，依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。本申请能够在电动平衡车行驶在比较复杂的路段时实现稳定的平衡控制，允许车辆在较大幅度的坡度时，使电动平衡车倒立摆的范围会更大，控制电机的正反转动控制更加灵敏。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1为本发明一个实施例中电动平衡车平衡控制方法的流程图；
图2为本发明一个实施例中电动平衡车平衡控制装置的结构框图；
图3为一个实施例中电子设备的内部结构图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电动平衡车平衡控制方法，包括：
步骤101，依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据。
具体的，在电动平衡车上设置姿态传感器，可以获取电动平衡车的姿态数据，姿态传感器可以包括加速度传感器和角度传感器，电动平衡车的姿态数据包括加速度值和角度值，其中，加速度值包括速度的加速度值和角度的加速度值。。
具体的，在本申请的实施例中，所述依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据，包括：
设置所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程；具体的，通过设置姿态传感器的采样频率，使姿态传感器在设定的采样周期下获取电动平衡车的姿态数据，通过设置姿态传感器中的陀螺仪的量程和加速度量程，可以获取电动平衡车的姿态数据测量范围以及测量精度。
依据所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程，通过所述姿态传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计采集电动平衡车的当前行驶姿态数据。具体的，姿态传感器通过三轴陀螺仪来检测电动平衡车的角度，所述角度包括俯仰角和方位角，姿态传感器通过三轴加速度计来采集电动平衡车的加速度值，所述加速度值包括正向加速度和角度偏转加速度。
在本申请的一个实施例中，设置了姿态传感器的采样频率为8kHz，将所述姿态传感器的三轴陀螺仪的量程设置成2000deg/s，三轴加速度计的加速度量程设置成±2g。
步骤102，依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值。
具体的，对于姿态传感器获取的电动平衡车的姿态数据，需要由主控芯片对姿态数据进行处理，以计算电动平衡车当前的角度值和加速度值，如果当前电动平衡车的角度值和加速度值超过了一定的参数阈值，就需要自动控制电动平衡车的电机进行相应的姿态调整，以确保电动平衡车的行驶稳定。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值，包括：
获取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，所述电动平衡车当前姿态数据包括加速度数据和角速度数据；
依据所述电动平衡车当前姿态数据，通过加速度数据计算角加速度，并根据角速度数据计算角度；
依据所述加速度数据计算的角加速的和根据角速度数据计算的角度，获取电动平衡车当前的角度值和加速度值。
具体的，在实际应用时，通过加速度求角度的流程为：
读取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，获取加速度值，将加速度值中的ax整型数据转为axf浮点型数据，将加速度值中的az整型数据转换为azf浮点型数据，将axf浮点型数据除以azf浮点型数据，调用反正切计算得到弧度值，通过将弧度值乘以180后除以π，得到最终的角度值。
角速度的计算流程为：读取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，获取角度值，将角度值中的gy整型数据转换为浮点型数据，将获取的浮点型数据除以16.384得到角速度。
步骤103，依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
具体的，通过电动平衡车的角度值和加速度值，可以将电动平衡车的角度值和加速度值作为串级PID的输入，从而输出PWM波给电动平衡车的电机驱动芯片，由电机驱动芯片根据PWM波来控制电机的工作状态。
具体的，在本申请的实施例中，所述获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，包括：
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入；
依据所述串级的PID输入，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
具体的，在本申请的实施例中，所述依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入，包括：
在设定采样频率上分别获取姿态传感器采集的电动平衡车当前的角度值和加速度值，以及电动平衡车的车速；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，以及所述电动平衡车的车速的速度环PID算法处理后的结果；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果的直立环PID算法处理后的结果；
依据所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果，获取所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果融合处理后的PWM输出。
具体的，本申请的电动平衡车采用了直立环和速度环两个独立的闭环PID，电动平衡车的直立环采用的是角度PD控制，也就是比例微分控制，偏差量为经过滤波输出后的角度值。电动平衡车的速度环采用的是速度PI控制，也就是比例积分控制，偏差量为电动平衡车的速度，得到直立环和速度环的数据后，将得到的数据融合后输出相应的PWM波控制电机，使两轮电动平衡车处于动态平衡状态。
步骤104，依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
具体的，电机驱动芯片控制电动平衡车的电机的转速，电机驱动芯片由控制信号PWM的占空比控制。PWM信号的高电平持续时间越高,电机转速就会越快，通过控制PWM的脉冲宽度就可以间接控制转速。本申请使用计数器设定PWM波的高电平持续时间，计数器的值由PID控制程序输出，由此实现根据姿态信息改变PWM输出。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
判断所述PWM值是否为正值；
如果是，则控制所述电动平衡车的电机进行正转；
如果否，则控制所述电动平衡车的电机进行反转。
所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，还包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
对所述串级的PID输入的PWM值取模，获取所述PWM值的模值；
依据所述PWM值的模值，对所述PWM值的模值进行计数；
判断所述PWM值的模值的计数值是否小于所述PWM值的模值；
如果是，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为低电平；
如果否，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为高电平。
具体的，当PWM波为低电平相当于PWM值为非正值，当PWM波为高电平时，相当于PWM值为正值。
本申请依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。本申请能够在电动平衡车行驶在比较复杂的路段时实现稳定的平衡控制，允许车辆在较大幅度的坡度时，使电动平衡车倒立摆的范围会更大，控制电机的正反转动控制更加灵敏。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电动平衡车平衡控制装置，包括：获取模块、处理模块、控制模块。
获取模块，用于依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；
处理模块，用于依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；
控制模块，用于依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述获取模块用于设置所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程；依据所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程，通过所述姿态传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计采集电动平衡车的当前行驶姿态数据。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述处理模块用于获取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，所述电动平衡车当前姿态数据包括加速度数据和角速度数据；依据所述电动平衡车当前姿态数据，通过加速度数据计算角加速度，并根据角速度数据计算角度；依据所述加速度数据计算的角加速的和根据角速度数据计算的角度，获取电动平衡车当前的角度值和加速度值。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述处理模块用于依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入；依据所述串级的PID输入，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述处理模块用于在设定采样频率上分别获取姿态传感器采集的电动平衡车当前的角度值和加速度值，以及电动平衡车的车速；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，以及所述电动平衡车的车速的速度环PID算法处理后的结果；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果的直立环PID算法处理后的结果；依据所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果，获取所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果融合处理后的PWM输出。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述控制模块用于依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；判断所述PWM值是否为正值；如果是，则控制所述电动平衡车的电机进行正转；如果否，则控制所述电动平衡车的电机进行反转。
具体的，在本申请的另一个实施例中，所述控制模块用于依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；对所述串级的PID输入的PWM值取模，获取所述PWM值的模值；依据所述PWM值的模值，对所述PWM值的模值进行计数；判断所述PWM值的模值的计数值是否小于所述PWM值的模值；如果是，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为低电平；如果否，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为高电平。
本申请通过获取模块依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；通过处理模块依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；通过控制模块依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。本申请能够在电动平衡车行驶在比较复杂的路段时实现稳定的平衡控制，允许车辆在较大幅度的坡度时，使电动平衡车倒立摆的范围会更大，控制电机的正反转动控制更加灵敏。
关于电动平衡车平衡控制装置的具体限定可以参见上文中对于电动平衡车平衡控制方法的限定，在此不再赘述。上述电动平衡车平衡控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图3所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电动平衡车平衡控制方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的电动平衡车平衡控制装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图2所示的电子设备上运行。电子设备的存储器中可存储组成该基于电动平衡车平衡控制装置的各个程序模块，比如，图2所示的获取模块、处理模块、存储模块。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的电动平衡车平衡控制方法中的步骤。
例如，图3所示的电子设备可以通过图2所示的电动平衡车平衡控制装置的获取模块依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；通过处理模块依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；通过控制模块依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时，实现以下步骤：设置所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程；依据所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程，通过所述姿态传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计采集电动平衡车的当前行驶姿态数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，所述电动平衡车当前姿态数据包括加速度数据和角速度数据；依据所述电动平衡车当前姿态数据，通过加速度数据计算角加速度，并根据角速度数据计算角度；依据所述加速度数据计算的角加速的和根据角速度数据计算的角度，获取电动平衡车当前的角度值和加速度值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入；依据所述串级的PID输入，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在设定采样频率上分别获取姿态传感器采集的电动平衡车当前的角度值和加速度值，以及电动平衡车的车速；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，以及所述电动平衡车的车速的速度环PID算法处理后的结果；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果的直立环PID算法处理后的结果；依据所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果，获取所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果融合处理后的PWM输出。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；判断所述PWM值是否为正值；如果是，则控制所述电动平衡车的电机进行正转；如果否，则控制所述电动平衡车的电机进行反转
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；对所述串级的PID输入的PWM值取模，获取所述PWM值的模值；依据所述PWM值的模值，对所述PWM值的模值进行计数；判断所述PWM值的模值的计数值是否小于所述PWM值的模值；如果是，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为低电平；如果否，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为高电平。
本申请计算机程序被处理器执行时，通过获取模块依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；通过处理模块依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；通过控制模块依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。本申请能够在电动平衡车行驶在比较复杂的路段时实现稳定的平衡控制，允许车辆在较大幅度的坡度时，使电动平衡车倒立摆的范围会更大，控制电机的正反转动控制更加灵敏。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)和动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电动平衡车平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：
依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；
依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；
依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据，包括：
设置所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程；
依据所述姿态传感器的采样频率，以及所述姿态传感器中陀螺仪的量程、加速度量程，通过所述姿态传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计采集电动平衡车的当前行驶姿态数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值，包括：
获取所述姿态传感器获取的电动平衡车当前姿态数据，所述电动平衡车当前姿态数据包括加速度数据和角速度数据；
依据所述电动平衡车当前姿态数据，通过加速度数据计算角加速度，并根据角速度数据计算角度；
依据所述加速度数据计算的角加速的和根据角速度数据计算的角度，获取电动平衡车当前的角度值和加速度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，包括：
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入；
依据所述串级的PID输入，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取串级的PID输入，包括：
在设定采样频率上分别获取姿态传感器采集的电动平衡车当前的角度值和加速度值，以及电动平衡车的车速；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，以及所述电动平衡车的车速的速度环PID算法处理后的结果；
依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果，获取所述电动平衡车当前的角度值和加速度值的一阶互补滤波结果的直立环PID算法处理后的结果；
依据所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果，获取所述速度环PID算法处理后的结果和直立环PID算法处理后的结果融合处理后的PWM输出。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
判断所述PWM值是否为正值；
如果是，则控制所述电动平衡车的电机进行正转；
如果否，则控制所述电动平衡车的电机进行反转。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制，还包括：
依据设定周期时间，获取所述串级的PID输入的PWM值；
对所述串级的PID输入的PWM值取模，获取所述PWM值的模值；
依据所述PWM值的模值，对所述PWM值的模值进行计数；
判断所述PWM值的模值的计数值是否小于所述PWM值的模值；
如果是，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为低电平；
如果否，则所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波为高电平。
8.一种电动平衡车平衡控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于依据姿态传感器获取电动平衡车的当前行驶姿态数据；
处理模块，用于依据所述电动平衡车的当前行驶姿态数据，通过I2C接口将所述电动平衡车的当前行驶姿态数据发送至主控芯片，获取所述主控芯片计算的电动平衡车当前的角度值和加速度值；依据所述电动平衡车当前的角度值和加速度值，获取所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波；
控制模块，用于依据所述电动平衡车的电机驱动芯片的PWM波，控制所述电动平衡车的电机进行正反转动，实现所述电动平衡车的平衡控制。
9.一种电子设备，其特征在于，该设备包括一个或者多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机程序被执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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|---|---|---|---|
| CN202111491352.8A CN114280920A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114280920A true CN114280920A (zh) | 2022-04-05 |
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ID=80871298
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|---|---|---|---|
| CN202111491352.8A Pending CN114280920A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 电动平衡车平衡控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110001840A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-07-12 | 浙江工业大学 | 一种基于视觉传感器的多种路况下的两轮自平衡车运动控制方法 |
| CN111061266A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 湖南大学 | 一种实时场景分析和空间避障的夜间值守机器人 |
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111491352.8A patent/CN114280920A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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