用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法及产品技术

技术编号:20654630 阅读:43 留言:0更新日期:2019-03-23 06:28
本发明专利技术提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法及产品,该PID参数整定方法,能够根据两轮平衡车的在输入PID参数后的输出值,对PID参数样本进行判定,而且利用拟定输入、输出之间的关系,利用理论PID参数与实际输出之间的关系,对最终整定的PID参数进行确定,在实施方程中,不需要人为操作,能够方便、快捷地对两轮平衡车车身平衡控制的PID参数进行整定。本发明专利技术提供的一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定系统、两轮平衡车、计算机设备、计算机可读存储介质也具有上述有益效果,在此不再赘述。

【技术实现步骤摘要】
用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法及产品
本专利技术涉及自动控制
,特别涉及一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法及产品。
技术介绍
现如今,随着现代科技的高速发展,人们的出行活动变得越来越频繁,对出行工具的需求也越来越高。在众多的出行工具中,电动平衡车,这种代步工具的出现,凭借着体形小便于携带、绿色环保的独特优势,成功的吸引了众人的眼球,迎合了大量80、90后对现代出行方式的需求,形成较好的市场反应。在对平衡车控制系统的设计过程中,比较关键的就是对两轮平衡车车身平衡的控制。一个好的车身平衡系统不仅能够提高用户体验,还能提高用户在使用过程中的安全系数,有效减少意外的发生。目前,市面上比较广泛的是根据车身的姿态传感器反馈的车身倾角信息作为反馈信号,采用PID闭环控制的方法来设计控制平衡车的车身平衡控制系统。PID控制系统包含了三个控制环节,分别为比例环节、积分环节、微分环节。在设计PID控制系统过程中,最关键的就是对PID的比例、积分、微分三个控制环节的权重比参数进行调节,简称PID参数整定。目前比较广泛PID参数整过程定是基于在调试过程中根据控制系统的输出波形变化情况来进行调整。这就要求调试者需要有一定的调试经验。除了上述方法,还有一种PID参数整定方法叫做Ziegler-Nichols整定法,它的主要方法是仅在比例作用下将系统调节到临界震荡状态,得到临界增益和震荡周期,根据这两个量进行相应的计算便得到相对合适的PID参数。上述Ziegler-Nichols整定法被广泛运用到PID调节中,但也存在临界状态难以把握的缺点。同时,该方法具有一般性,不能对不同控制系统在实际应用中的差异性作出弥补。因此,如何提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID整定方案,能够方便、快捷地对两轮平衡车车身平衡控制的PID参数进行整定,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法及产品,能够方便、快捷地对两轮平衡车车身平衡控制的PID参数进行整定。其具体方案如下:第一方面,本专利技术提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,包括:A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A3:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A4:如果否,则从N组初始PID参数样本确定当前PID参数,并进入步骤A2,直到获取N组所述初始PID参数样本对应的实时倾角值;A5:根据N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值,拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式;A6:利用当前关系式,求取使得实时倾角值最接近所述预设倾角阈值的当前理论最小PID参数;A7:利用当前理论最小PID参数,获取当前理论最小PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A8:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A9:如果否,则将当前理论最小PID参数及其对应的实时倾角值与N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值中实施倾角值与预设倾角阈值相差最大的初始PID参数样本做替换,得到替换后的N组PID参数样本及其对应的实时倾角值,并拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,进入步骤A6,直到当前理论最小PID参数对应的实时倾角值小于预设倾角阈值,确定该当前理论最小PID参数为最终整定PID参数。优选地,所述获取所述初始PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值,包括:将PID参数输入两轮平衡车控制系统;测取PID参数输入两轮平衡车控制系统后,M个预设时刻的实时倾角值;其中,所述M为正整数。优选地,所述拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,包括:根据所述实时倾角值与所述预设倾角阈值,计算两者的均方误差;拟合所述均方误差关于PID参数的当前关系式。优选地,所述获取N组初始PID参数样本,包括:获取PID参数的参数区间;随机在所述参数区间内生成N组PID参数作为初始PID参数样本。第二方面,本专利技术提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定系统,包括:参数样本获取模块,用于实现A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;实时倾角获取模块,用于实现A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;倾角阈值判断模块,用于实现A3:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;参数样本循环模块,用于实现A4:如果否,则从N组初始PID参数样本确定当前PID参数,并进入步骤A2,直到获取N组所述初始PID参数样本对应的实时倾角值;关系拟合模块,用于实现A5:根据N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值,拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式;理论参数求取模块,用于实现A6:利用所述当前关系式,求取使得实时倾角值最接近所述预设倾角阈值的当前理论最小PID参数;理论倾角获取模块,用于实现A7:利用当前理论最小PID参数,获取当前理论最小PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;倾角阈值判断模块,用于实现A8:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;拟合循环模块,用于实现A9:如果否,则将当前理论最小PID参数及其对应的实时倾角值与N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值中实施倾角值与预设倾角阈值相差最大的初始PID参数样本做替换,得到替换后的N组PID参数样本及其对应的实时倾角值,并拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,进入步骤A6,直到得到当前理论最小PID参数对应的实时倾角值小于预设倾角阈值,该当前理论最小PID参数即为最终整定PID参数。优选地,所述实时倾角获取模块,包括:PID参数输入单元,用于将PID参数输入两轮平衡车控制系统;实时倾角测取单元,用于测取PID参数输入两轮平衡车控制系统后,M个预设时刻的实时倾角值;其中,所述M为正整数。优选地,所述参数样本获取模块,包括:参数区间获取单元,用于获取PID参数的参数区间;参数样本随机模块,用于随机在所述参数区间内生成N组PID参数作为初始PID参数样本。第三方面,本专利技术提供一种两轮平衡车,应用于上述第一方面所述的用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,包括:参数样本获取模块,用于获取当前PID参数样本;参数样本控制模块,用于利用所述当前PID参数样本,控制所述两轮平衡车;实时倾角获取单元,用于获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值。第四方面,本专利技术提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定计算机设备,包括:存储器,用于存储计算机程序;处理器,用于执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法的步骤。第五方面,本专利技术提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法的步骤。本专利技术提供一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,包括:A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,其特征在于,包括:A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A3:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A4:如果否,则从N组初始PID参数样本确定当前PID参数,并进入步骤A2,直到获取N组所述初始PID参数样本对应的实时倾角值;A5:根据N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值,拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式;A6:利用当前关系式,求取使得实时倾角值最接近所述预设倾角阈值的当前理论最小PID参数;A7:利用当前理论最小PID参数,获取当前理论最小PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A8:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A9:如果否,则将当前理论最小PID参数及其对应的实时倾角值与N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值中实施倾角值与预设倾角阈值相差最大的初始PID参数样本做替换,得到替换后的N组PID参数样本及其对应的实时倾角值,并拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,进入步骤A6,直到当前理论最小PID参数对应的实时倾角值小于预设倾角阈值,确定该当前理论最小PID参数为最终整定PID参数。...

【技术特征摘要】
1.一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,其特征在于,包括:A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A3:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A4:如果否,则从N组初始PID参数样本确定当前PID参数,并进入步骤A2,直到获取N组所述初始PID参数样本对应的实时倾角值;A5:根据N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值,拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式;A6:利用当前关系式,求取使得实时倾角值最接近所述预设倾角阈值的当前理论最小PID参数;A7:利用当前理论最小PID参数,获取当前理论最小PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;A8:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;A9:如果否,则将当前理论最小PID参数及其对应的实时倾角值与N组所述初始PID参数样本及其对应的实时倾角值中实施倾角值与预设倾角阈值相差最大的初始PID参数样本做替换,得到替换后的N组PID参数样本及其对应的实时倾角值,并拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,进入步骤A6,直到当前理论最小PID参数对应的实时倾角值小于预设倾角阈值,确定该当前理论最小PID参数为最终整定PID参数。2.根据权利要求1所述的用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,其特征在于,所述获取所述初始PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值,包括:将PID参数输入两轮平衡车控制系统;测取PID参数输入两轮平衡车控制系统后,M个预设时刻的实时倾角值;其中,所述M为正整数。3.根据权利要求2所述的用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,其特征在于,所述拟合实时倾角值关于PID参数的当前关系式,包括:根据所述实时倾角值与所述预设倾角阈值,计算两者的均方误差;拟合所述均方误差关于PID参数的当前关系式。4.根据权利要求1至3任一项所述的用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定方法,其特征在于,所述获取N组初始PID参数样本,包括:获取PID参数的参数区间;随机在所述参数区间内生成N组PID参数作为初始PID参数样本。5.一种用于两轮平衡车车身平衡控制的PID参数整定系统,其特征在于,包括:参数样本获取模块,用于实现A1:获取N组初始PID参数样本,以择一作为当前PID参数;实时倾角获取模块,用于实现A2:利用当前PID参数样本,获取当前PID参数样本输入两轮平衡车后车身的实时倾角值;倾角阈值判断模块,用于实现A3:判断实时倾角值是否小于预设倾角阈值;参数样本循环模块,用于实现A4:如果否...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴宗泽吴楷泽任志刚李建中王邓望安新锋李晓娜
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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