CN116176583B - 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备 - Google Patents

四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116176583B
CN116176583B CN202211573267.0A CN202211573267A CN116176583B CN 116176583 B CN116176583 B CN 116176583B CN 202211573267 A CN202211573267 A CN 202211573267A CN 116176583 B CN116176583 B CN 116176583B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering
straight
motor
chassis
feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211573267.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116176583A (zh
Inventor
成明轩
左睿
周伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Xianfa Intelligent Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Xianfa Intelligent Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Xianfa Intelligent Co ltd filed Critical Shenzhen Xianfa Intelligent Co ltd
Priority to CN202211573267.0A priority Critical patent/CN116176583B/zh
Publication of CN116176583A publication Critical patent/CN116176583A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116176583B publication Critical patent/CN116176583B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18145—Cornering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备，所述方法包括：获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；获取惯性传感器的底盘姿态信号；依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。本方法对四轮底盘的控制更加精准、更加稳定，转向能力更强，可实现原地转，使底盘运行更灵活。

Description

四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备
技术领域
本发明涉及四轮底盘控制技术领域，尤其涉及一种四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备。
背景技术
四轮底盘包括带有反馈信息功能的两个转向电机、四个独立驱动控制的直行电机以及惯性传感器。现有的四轮底盘对底盘的控制存在易漂移并导致轮胎磨损大，以及转弯半径不够导致转向能力较差等问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备，以使四轮底盘的转向控制更加精准、更加稳定以及转向能力更强。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种四轮底盘的控制方法，包括如下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
进一步地，还包括步骤：
获取直行单元发送的直行反馈信号，所述直行反馈信号包括四个直行电机的反馈直行转速信号、反馈直行电流信号、反馈直行力矩信号及负载率信号；
所述反馈直行转速信号包括反馈直行电机速度u1、u2、u3、u4，所述反馈直行电流信号包括反馈直行电机电流i1、i2、i3、i4，所述反馈直行力矩信号包括反馈直行电机力矩n1、n2、n3、n4；
获取转向单元发送的转向反馈信号，所述转向反馈信号包括两个转向电机的反馈转向角度信号、反馈转向电流信号及反馈转向力矩信号；
所述反馈转向角度信号包括反馈转向电机转角θ1、θ2，所述反馈转向电流信号包括反馈转向电机电流η1、η2，所述反馈转向力矩信号包括反馈转向电机力矩N1、N2。
进一步地，底盘的行进期望信号包括：速度期望值V和偏航角期望值Ψ；
惯性传感器的底盘姿态信号包括：横摆角速度ω、底盘加速度α及底盘速度u。
进一步地，所述速度期望值V 包括四个直行电机的期望速度V1、V2、V3及V4，四个直行电机的期望速度分别为：
V1=(k11*Ψ^3+k12*Ψ^2+ k13*Ψ+k14)*V；
V2=(k21*Ψ^3+ k22*Ψ^2+ k23*Ψ+ k24)*V；
V3=(k31*Ψ^3+ k32*Ψ^2+ k33*Ψ+ k34)*V；
V4=(k41*Ψ^3+ k42*Ψ^2+ k43*Ψ+ k44)*V；
其中，k11、k12、k13、k14、k21、k22、k23、k24、k31、k32、k33、k34、k41、k42、k43、k44为根据底盘参数获取的速度系数。
进一步地，所述底盘的偏航角期望值Ψ包括两个转向电机的期望转角Ψ1及Ψ2，期望转角Ψ1及Ψ2为：
Ψ1 = j11*Ψ^3+ j12*Ψ^2+ j13*Ψ+ j14；
Ψ2 = j21*Ψ^3+ j22*Ψ^2+ j23*Ψ+ j24；
其中，j11、j12、j13、j14、j21、j22、j23、j24为根据底盘两侧的舵机拉杆长度与底盘轴距获取的转角系数。
进一步地，直行控制信号包括发送至四个直行电机的直行电机速度值、直行电机加速度值；
四个直行电机的直行电机速度值v1、v2、v3及v4为：
v1=V1+υ1*kυ1+i1*ki1+n1*kn1+Fv1(a, υ)+ ε；
v2=V2+υ2*kυ2+i2*ki2+n2*kn2+Fv2(a, υ)+ ε；
v3=V3+υ3*kυ3+i3*ki3+n3*kn3+Fv3(a, υ)+ ε；
v4=V4+υ4*kυ4+i4*ki4+n4*kn4+Fv4(a, υ)+ ε；
其中，kυ1、kυ2、kυ3、kυ4为直行电机转速的反馈系数，ki1、ki2、ki3、ki4为直行电机电流的反馈系数，kn1、kn2、kn3、kn4为直行电机力矩的反馈系数，Fv1、Fv2、Fv3、Fv4为速度预测因子映射函数，速度预测因子映射函数的输入为底盘速度υ和底盘加速度a，υ1-υ4为底盘四个直行电机的速度，ε为转向电机控制对直行电机控制的影响因子，ε=Fw(α1,Φ1,α2,Φ2)，Fw为转向电机控制对直行电机控制的影响因子映射函数，α为转向电机的角度值，α1为一个转向电机的角度值，α2为另一个转向电机的角度值，Φ1为一个转向电机的转速，Φ2为另一个转向电机的转速；
四个直行电机的直行电机加速度值γ1, γ2, γ3, γ4为：
γ1=V1+υ1*jυ1+i1*ji1+n1*jn1+Fa1(a, υ)+ ε；
γ2=V2+υ2*jυ2+i2*ji2+n2*jn2+Fa2(a, υ)+ ε；
γ3=V3+υ3*jυ3+i3*ji3+n3*jn3+Fa3(a, υ)+ ε；
γ4=V4+υ4*jυ4+i4*ji4+n4*jn4+Fa4(a, υ)+ ε；
其中，jυ1，jυ2，jυ3，jυ4为直行电机转速的反馈系数，ji1、ji2、ji3、ji4为直行电机电流的反馈系数，jn1、jn2、jn3、jn4为直行电机力矩的反馈系数，Fa1、Fa2、Fa3、Fa4为加速度预测因子映射函数，加速度预测因子映射函数的输入为底盘的速度和加速度。
进一步地，转向控制信号包括发送至两个转向电机的转向电机角度值及两个转向电机的转向电机速度值；
两个转向电机角度值α1，α2为：
α1=Ψ1+θ1* kθ1+η1* kη1+ N1* kN1+ Fα1(ω)+ ζ；
α2=Ψ2+θ2* kθ2+η2* kη2+ N2* kN2+ Fα2(ω)+ ζ；
其中，kθ1、kθ2为转向电机角度的反馈系数，kη1、kη2为转向电机电流的反馈系数，kN1、kN2为转向电机力矩的反馈系数，Fα1，Fα2为角度预测因子映射函数，角度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω，ζ为直行电机控制对转向电机控制的影响因子，ζ=Fs(ν1,γ1,ν2,γ2,ν3,γ3,ν4,γ4)，Fs为直行电机控制对转向电机控制的影响因子映射函数；
两个转向电机的转向电机速度值Φ1，Φ2为：
Φ1=Ψ1+θ1* jθ1+η1* jη1+ N1* jN1+ Fα1(ω)+ ζ；
Φ2=Ψ2+θ2* jθ2+η2* jη2+ N2* jN2+ Fα2(ω)+ ζ；
其中，jθ1，jθ2为转向电机角度的反馈系数，jη1，jη2为转向电机电流的反馈系数，jN1，jN2为转向电机力矩的反馈系数，FΦ1，FΦ1为转向电机速度预测因子映射函数，转向电机速度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω。
相应地，本发明实施例还提供了一种四轮底盘的控制装置，包括：
上位机交互模块，用于获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
惯性传感器交互模块，用于获取惯性传感器的底盘姿态信号；
控制单元模块，用于依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
直行控制模块，用于发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
转向控制模块，用于发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
本发明实施例还提供了计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
本发明实施例通过提出一种四轮底盘的控制方法，对四轮底盘的控制更加精准、更加稳定，转向能力更强，可实现原地转，使底盘运行更灵活。
附图说明
图1是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的结构示意框图。
图3是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的控制过程框图。
图4是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的转向示意图一。
图5是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的转向示意图二。
图6是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的转向示意图三。
图7是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的转向示意图四。
图8是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的智能转动的流程示意图。
图9是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的转向控制的流程示意图。
图10是本发明实施例的四轮底盘的控制方法的原地转控制的流程示意图。
具体实施方式
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结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例一
请参照图1-图2，本实施例解决的技术问题是现有的四轮底盘对底盘的控制存在易漂移并导致轮胎磨损大，以及转弯半径不够导致转向能力较差等问题。
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种四轮底盘的控制方法，应用于两个转向电机、四个直行电机的四轮底盘系统，包括如下步骤：
S1：获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
S2：获取惯性传感器的底盘姿态信号；
S3：依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
S4：发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
S5：发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
通过上述方法，本方案对四轮底盘的控制更加精准、更加稳定，转向能力更强，可实现原地转，使底盘运行更灵活。
实施例二
本实施例提供一种优选的四轮底盘的控制方法，所述方法应用于两个转向电机、四个直行电机的四轮底盘系统，包括如下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
具体的，还包括步骤：
获取直行单元发送的直行反馈信号，所述直行反馈信号包括四个直行电机的反馈直行转速信号、反馈直行电流信号、反馈直行力矩信号及负载率信号；
所述反馈直行转速信号包括反馈直行电机速度u1、u2、u3、u4，所述反馈直行电流信号包括反馈直行电机电流i1、i2、i3、i4，所述反馈直行力矩信号包括反馈直行电机力矩n1、n2、n3、n4；
获取转向单元发送的转向反馈信号，所述转向反馈信号包括两个转向电机的反馈转向角度信号、反馈转向电流信号及反馈转向力矩信号；
所述反馈转向角度信号包括反馈转向电机转角θ1、θ2，所述反馈转向电流信号包括反馈转向电机电流η1、η2，所述反馈转向力矩信号包括反馈转向电机力矩N1、N2。
通过多种反馈信号能再直行、转向、原地转控制模式时，调节四个直行电机和两个转向电机之间的协调关系，从而实现各电机输出功率的最优化，转向更精准和顺滑，无多于摩擦阻力，对车轮的磨损也较小。
底盘的行进期望信号包括：速度期望值V和偏航角期望值Ψ；
惯性传感器的底盘姿态信号包括：横摆角速度ω、底盘加速度α及底盘速度u。
所述速度期望值V 包括四个直行电机的期望速度V1、V2、V3及V4，四个直行电机的期望速度分别为：
V1=(k11*Ψ^3+k12*Ψ^2+ k13*Ψ+k14)*V；
V2=(k21*Ψ^3+ k22*Ψ^2+ k23*Ψ+ k24)*V；
V3=(k31*Ψ^3+ k32*Ψ^2+ k33*Ψ+ k34)*V；
V4=(k41*Ψ^3+ k42*Ψ^2+ k43*Ψ+ k44)*V；
其中，k11、k12、k13、k14、k21、k22、k23、k24、k31、k32、k33、k34、k41、k42、k43、k44为根据底盘参数获取的速度系数。
所述底盘的偏航角期望值Ψ包括两个转向电机的期望转角Ψ1及Ψ2，期望转角Ψ1及Ψ2为：
Ψ1 = j11*Ψ^3+ j12*Ψ^2+ j13*Ψ+ j14；
Ψ2 = j21*Ψ^3+ j22*Ψ^2+ j23*Ψ+ j24；
其中，j11、j12、j13、j14、j21、j22、j23、j24为根据底盘两侧的舵机拉杆长度与底盘轴距获取的转角系数。
直行控制信号包括发送至四个直行电机的直行电机速度值、直行电机加速度值；
四个直行电机的直行电机速度值v1、v2、v3及v4为：
v1=V1+υ1*kυ1+i1*ki1+n1*kn1+Fv1(a, υ)+ ε；
v2=V2+υ2*kυ2+i2*ki2+n2*kn2+Fv2(a, υ)+ ε；
v3=V3+υ3*kυ3+i3*ki3+n3*kn3+Fv3(a, υ)+ ε；
v4=V4+υ4*kυ4+i4*ki4+n4*kn4+Fv4(a, υ)+ ε；
其中，kυ1、kυ2、kυ3、kυ4为直行电机转速的反馈系数，ki1、ki2、ki3、ki4为直行电机电流的反馈系数，kn1、kn2、kn3、kn4为直行电机力矩的反馈系数，Fv1、Fv2、Fv3、Fv4为速度预测因子映射函数，速度预测因子映射函数的输入为底盘速度υ和底盘加速度a，υ1-υ4为底盘四个直行电机的速度，ε为转向电机控制对直行电机控制的影响因子，ε=Fw(α1,Φ1,α2,Φ2)，Fw为转向电机控制对直行电机控制的影响因子映射函数，α为转向电机的角度值，α1为一个转向电机的角度值，α2为另一个转向电机的角度值，Φ1为一个转向电机的转速，Φ2为另一个转向电机的转速；
四个直行电机的直行电机加速度值γ1, γ2, γ3, γ4为：
γ1=V1+υ1*jυ1+i1*ji1+n1*jn1+Fa1(a, υ)+ ε；
γ2=V2+υ2*jυ2+i2*ji2+n2*jn2+Fa2(a, υ)+ ε；
γ3=V3+υ3*jυ3+i3*ji3+n3*jn3+Fa3(a, υ)+ ε；
γ4=V4+υ4*jυ4+i4*ji4+n4*jn4+Fa4(a, υ)+ ε；
其中，jυ1，jυ2，jυ3，jυ4为直行电机转速的反馈系数，ji1、ji2、ji3、ji4为直行电机电流的反馈系数，jn1、jn2、jn3、jn4为直行电机力矩的反馈系数，Fa1、Fa2、Fa3、Fa4为加速度预测因子映射函数，加速度预测因子映射函数的输入为底盘的速度和加速度。
转向控制信号包括发送至两个转向电机的转向电机角度值及两个转向电机的转向电机速度值；
两个转向电机角度值α1，α2为：
α1=Ψ1+θ1* kθ1+η1* kη1+ N1* kN1+ Fα1(ω)+ ζ；
α2=Ψ2+θ2* kθ2+η2* kη2+ N2* kN2+ Fα2(ω)+ ζ；
其中，kθ1、kθ2为转向电机角度的反馈系数，kη1、kη2为转向电机电流的反馈系数，kN1、kN2为转向电机力矩的反馈系数，Fα1，Fα2为角度预测因子映射函数，角度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω，ζ为直行电机控制对转向电机控制的影响因子，ζ=Fs(ν1,γ1,ν2,γ2,ν3,γ3,ν4,γ4)，Fs为直行电机控制对转向电机控制的影响因子映射函数；
两个转向电机的转向电机速度值Φ1，Φ2为：
Φ1=Ψ1+θ1* jθ1+η1* jη1+ N1* jN1+ Fα1(ω)+ ζ；
Φ2=Ψ2+θ2* jθ2+η2* jη2+ N2* jN2+ Fα2(ω)+ ζ；
其中，jθ1，jθ2为转向电机角度的反馈系数，jη1，jη2为转向电机电流的反馈系数，jN1，jN2为转向电机力矩的反馈系数，FΦ1，FΦ1为转向电机速度预测因子映射函数，转向电机速度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω。
通过上述方案不仅可以对四轮底盘的控制更加精准、更加稳定，转向能力更强，可实现原地转，使底盘运行更灵活，还可以使底盘布置更好的悬架系统，使底盘的越障能力更强。
实施例三
本实施例提供一种四轮底盘的控制方法，本方法为具体的底盘控制模式的优选实施方法。
如图4所示，四轮底盘处于直行控制模式，转向电机根据转向电机的角度信息和惯性传感器的底盘姿态信号，控制四个直行电机车轮摆正，使底盘处于摆正姿态；
直行电机根据直行反馈信号和执行控制信号调整四个直行电机的转速。
具体控制方法如图8所示。
模式1：左前、右前执行电机同时转动，左后、右后电机去使能，间隔时间t后，左后、右后执行电机同时转动，左前、右前直行电机去使能，间隔时间t，左前、右前直行电机同时转动，左后、右后直行电机去使能，如此循环。
模式2，左前、右后执行电机同时转动，左后、右前电机去使能，间隔时间t后，左后、右前执行电机同时转动，左前、右后直行电机去使能，间隔时间t，左前、右后直行电机同时转动，左后、右前直行电机去使能，如此循环。
在智能转动模式下，有上述两种模式，在设定时间内进行两种模式的切换，并且实时监测四电机的电流，最终从监测记录中筛选出四电机的最优电流值，选出转动模式和计算间隔时间t的最优质的。可进一步优化底盘的控制精准度。
在另一实施例中，如图5所示，四轮底盘处于转向控制模式，位于底盘两侧的两个转向电机通过拉杆转动四个直行电机的车轮，从而实现底盘转向，如图9所示，根据底盘的转向角计算底盘四个直行电机车轮的转速。
在另一实施例中，如图6所示，四轮底盘处于原地转控制模式，四个直行电机先失去使能，避免转向电机转动大角度时直行电机造成的阻力过大。
如图10所示，转动两侧的转向电机使四个直行电机车轮垂线相交于底盘中心，转向电机达到指定角度后开始控制直行电机，同侧的直行电机转速相同，两侧的直行电机转动方向相反，根据指定速度转动后实现原地转向。
在另一实施例中，如图7所示，四轮底盘处于驻车控制模式，四个直行电机先失去使能，避免转向电机转动大角度时直行电机造成的阻力过大。
转动两侧的转向电机使四个直行电机的电机车轮摆成X型，根据实际需求确认是否开启四个直行电机使能。
实施例四
本发明实施例还提供了一种四轮底盘的控制装置，包括：
上位机交互模块，用于获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
惯性传感器交互模块，用于获取惯性传感器的底盘姿态信号；
控制单元模块，用于依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
直行控制模块，用于发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
转向控制模块，用于发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
实施例五
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
本发明实施例还提供了计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
获取惯性传感器的底盘姿态信号；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个所述直行电机转角。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (4)

1.一种四轮底盘的控制方法，应用于两个转向电机、四个直行电机的四轮底盘系统，其特征在于，包括如下步骤：
获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号，底盘的行进期望信号包括：速度期望值V和偏航角期望值Ψ；
获取惯性传感器的底盘姿态信号，惯性传感器的底盘姿态信号包括：横摆角速度ω、底盘加速度a及底盘速度u；
依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
还包括步骤：
获取直行单元发送的直行反馈信号，所述直行反馈信号包括四个直行电机的反馈直行转速信号、反馈直行电流信号、反馈直行力矩信号及负载率信号；
所述反馈直行转速信号包括反馈直行电机速度b1、b2、b3、b4，所述反馈直行电流信号包括反馈直行电机电流i1、i2、i3、i4，所述反馈直行力矩信号包括反馈直行电机力矩n1、n2、n3、n4；
获取转向单元发送的转向反馈信号，所述转向反馈信号包括两个转向电机的反馈转向角度信号、反馈转向电流信号及反馈转向力矩信号；
所述反馈转向角度信号包括反馈转向电机转角θ1、θ2，所述反馈转向电流信号包括反馈转向电机电流η1、η2，所述反馈转向力矩信号包括反馈转向电机力矩N1、N2；
其中，直行控制信号包括发送至四个直行电机的直行电机速度值、直行电机加速度值；
四个直行电机的直行电机速度值v1、v2、v3及v4为：
v1＝V1+b1*kb1+i1*ki1+n1*kn1+Fv1(a,u)+ε；
v2＝V2+b2*kb2+i2*ki2+n2*kn2+Fv2(a,u)+ε；
v3＝V3+b3*kb3+i3*ki3+n3*kn3+Fv3(a,u)+ε；
v4＝V4+b4*kb4+i4*ki4+n4*kn4+Fv4(a,u)+ε；
其中，V1、V2、V3、V4为直行电机的期望速度，kb1、kb2、kb3、kb4为直行电机转速的第一反馈系数，ki1、ki2、ki3、ki4为直行电机电流的第一反馈系数，kn1、kn2、kn3、kn4为直行电机力矩的第一反馈系数，Fv1、Fv2、Fv3、Fv4为速度预测因子映射函数，速度预测因子映射函数的输入为底盘速度u和底盘加速度a，ε为转向电机控制对直行电机控制的影响因子，ε＝Fw(α1,Φ1,α2,Φ2)，Fw为转向电机控制对直行电机控制的影响因子映射函数，α1为第一转向电机的角度值，α2为第二转向电机的角度值，Φ1为第一转向电机的转速，Φ2为第二转向电机的转速；
四个直行电机的直行电机加速度值γ1,γ2,γ3,γ4为：
γ1＝V1+b1*jb1+i1*ji1+n1*jn1+Fa1(a,u)+ε；
γ2＝V2+b2*jb2+i2*ji2+n2*jn2+Fa2(a,u)+ε；
γ3＝V3+b3*jb3+i3*ji3+n3*jn3+Fa3(a,u)+ε；
γ4＝V4+b4*jb4+i4*ji4+n4*jn4+Fa4(a,u)+ε；
其中，V1、V2、V3、V4为直行电机的期望速度，jb1、jb2、jb3、jb4为直行电机转速的第二反馈系数，ji1、ji2、ji3、ji4为直行电机电流的第二反馈系数，jn1、jn2、jn3、jn4为直行电机力矩的第二反馈系数，Fa1、Fa2、Fa3、Fa4为加速度预测因子映射函数，加速度预测因子映射函数的输入为底盘速度u和底盘加速度a；
其中，四个直行电机的期望速度分别为：
V1＝(k11*Ψ^3+k12*Ψ^2+k13*Ψ+k14)*V；
V2＝(k21*Ψ^3+k22*Ψ^2+k23*Ψ+k24)*V；
V3＝(k31*Ψ^3+k32*Ψ^2+k33*Ψ+k34)*V；
V4＝(k41*Ψ^3+k42*Ψ^2+k43*Ψ+k44)*V；
其中，k11、k12、k13、k14、k21、k22、k23、k24、k31、k32、k33、k34、k41、k42、k43、k44为根据底盘参数获取的速度系数；
转向控制信号包括发送至两个转向电机的转向电机角度值及两个转向电机的转向电机速度值；
两个转向电机角度值α1，α2为：
α1＝Ψ1+θ1*kθ1+η1*kη1+N1*kN1+Fα1(ω)+ζ；
α2＝Ψ2+θ2*kθ2+η2*kη2+N2*kN2+Fα2(ω)+ζ；
其中，Ψ1、Ψ2为转向电机的期望转角，kθ1、kθ2为转向电机角度的第一反馈系数，kη1、kη2为转向电机电流的第一反馈系数，kN1、kN2为转向电机力矩的第一反馈系数，Fα1、Fα2为角度预测因子映射函数，角度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω，ζ为直行电机控制对转向电机控制的影响因子，ζ＝Fs(v1,γ1,v2,γ2,v3,γ3,v4,γ4)，Fs为直行电机控制对转向电机控制的影响因子映射函数；
两个转向电机的转向电机速度值Φ1，Φ2为：
Φ1＝Ψ1+θ1*jθ1+η1*jη1+N1*jN1+FΦ1(ω)+ζ；
Φ2＝Ψ2+θ2*jθ2+η2*jη2+N2*jN2+FΦ2(ω)+ζ；
其中，Ψ1、Ψ2为转向电机的期望转角，jθ1、jθ2为转向电机角度的第二反馈系数，jη1、jη2为转向电机电流的第二反馈系数，jN1、jN2为转向电机力矩的第二反馈系数，FΦ1、FΦ2为转向电机速度预测因子映射函数，转向电机速度预测因子映射函数的输入为底盘的横摆角速度ω；
其中，期望转角Ψ1及Ψ2为：
Ψ1＝j11*Ψ^3+j12*Ψ^2+j13*Ψ+j14；
Ψ2＝j21*Ψ^3+j22*Ψ^2+j23*Ψ+j24；
其中，j11、j12、j13、j14、j21、j22、j23、j24为根据底盘两侧的舵机拉杆长度与底盘轴距获取的转角系数；
发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个直行电机转角。
2.一种四轮底盘的控制装置，用于实施如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括：
上位机交互模块，用于获取上位机的控制指令，解析所述控制指令并获取底盘的行进期望信号；
惯性传感器交互模块，用于获取惯性传感器的底盘姿态信号
控制单元模块，用于依据行进期望信号和底盘姿态信号获取直行控制信号及转向控制信号；
直行控制模块，用于发送直行控制信号至直行单元，所述直行单元包括四个直行电机，所述直行单元依据直行控制信号控制四个直行电机分别转动；
转向控制模块，用于发送转向控制信号至转向单元，所述转向单元包括两个转向电机，所述转向单元依据转向控制信号控制两个转向电机转角，每个所述转向电机控制底盘一侧的两个直行电机转角。
3.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1中所述方法的步骤。
4.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1中所述方法的步骤。
CN202211573267.0A 2022-12-08 2022-12-08 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备 Active CN116176583B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211573267.0A CN116176583B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211573267.0A CN116176583B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116176583A CN116176583A (zh) 2023-05-30
CN116176583B true CN116176583B (zh) 2024-01-16

Family

ID=86445078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211573267.0A Active CN116176583B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116176583B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048041A (ja) * 1999-08-10 2001-02-20 Honda Motor Co Ltd 転回機構を備えた四輪車両
KR20140079981A (ko) * 2012-12-20 2014-06-30 현대자동차주식회사 자동차용 조향 토크 보상 장치 및 방법
CN107499186A (zh) * 2017-08-14 2017-12-22 深圳市德塔防爆电动汽车有限公司 带有行车安全保护的电动汽车
CN107661634A (zh) * 2016-07-27 2018-02-06 北京小米移动软件有限公司 控制车辆转向的方法、装置及车辆
CN108556616A (zh) * 2018-06-04 2018-09-21 浙江立石机器人技术有限公司 一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法
CN110531758A (zh) * 2019-07-31 2019-12-03 珠海达明科技有限公司 一种agv控制系统及方法
CN114872782A (zh) * 2022-04-28 2022-08-09 上海景吾酷租科技发展有限公司 四轮全向底盘控制方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048041A (ja) * 1999-08-10 2001-02-20 Honda Motor Co Ltd 転回機構を備えた四輪車両
KR20140079981A (ko) * 2012-12-20 2014-06-30 현대자동차주식회사 자동차용 조향 토크 보상 장치 및 방법
CN107661634A (zh) * 2016-07-27 2018-02-06 北京小米移动软件有限公司 控制车辆转向的方法、装置及车辆
CN107499186A (zh) * 2017-08-14 2017-12-22 深圳市德塔防爆电动汽车有限公司 带有行车安全保护的电动汽车
CN108556616A (zh) * 2018-06-04 2018-09-21 浙江立石机器人技术有限公司 一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法
CN110531758A (zh) * 2019-07-31 2019-12-03 珠海达明科技有限公司 一种agv控制系统及方法
CN114872782A (zh) * 2022-04-28 2022-08-09 上海景吾酷租科技发展有限公司 四轮全向底盘控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN116176583A (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111283651B (zh) 一种爬壁机器人的钢箱梁巡检方法
CN112799304B (zh) 一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法及设备
CN111532266A (zh) 车辆及其控制装置以及控制方法
CN116176583B (zh) 四轮底盘的控制方法、装置、介质及计算机设备
CN103596832A (zh) 电动助力转向设备
CN106514003A (zh) 一种激光打标机
CN111422250A (zh) 后轮转向控制方法、装置、系统及计算机存储介质
CN108819881A (zh) 一种智能驾驶控制系统
CN1475390A (zh) 四轮电子差速转向控制系统
CN113309396A (zh) 无人机库控制方法、装置及电子设备
CN113692372A (zh) 用于自主车辆的异常处理
CN111168640A (zh) 一种物流机器人
CN208013430U (zh) 一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统
CN111301546B (zh) 一种爬壁机器人的控制系统及控制方法
CN116552261B (zh) 一种锥桶移动机器人及其应用
CN112721951A (zh) 一种叉车控制方法及无人驾驶叉车
CN214493145U (zh) 一种基于里程计和陀螺仪的麦克纳姆轮小车的控制装置
CN205604794U (zh) 立体车库搬运夹持机构及其应用的夹持式搬运机器人
CN108871786B (zh) 一种自动驾驶车辆半实物仿真测试系统及方法
CN208085851U (zh) 行走装置底盘和机器人
CN113977579A (zh) 一种提高机器人轨迹跟踪精度的关节摩擦建模方法
JP3733642B2 (ja) 車両の制御装置
JPS59220459A (ja) ４輪操舵の操舵角表示装置
CN211517482U (zh) 一种新型物流机器人
CN113859359A (zh) 一种轻型防爆四轮八驱底盘的移动控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant