一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法，车的前轮和后轮上均安装转向和驱动电机。车辆中嵌入式电脑根据车辆行驶状态和用户输入的行驶目标数据，计算并输出修正后的电机驱动信号到电机驱动子系统，电机驱动子系统驱动安装在车上的前后轮转向电机，前后轮驱动电机和前后轮刹车，使得二轮转向单轨车辆达到动态平衡、并按照行驶目标数据规划行驶。

A two wheel monorail vehicle and its balance control method

The invention provides a two wheel monorail vehicle and its balance control method. The front and rear wheels of the car are both equipped with steering and driving motors. The vehicle embedded computer according to the target data driving vehicle state and user input, calculation and output the corrected motor drive signal to the motor drive system, motor drive system to drive the front and rear wheel installed in the car steering motor, front and rear wheel drive motor and front and rear brakes, which reach a dynamic balance, and in accordance with the goal of driving planning data driving two wheel steering monorail vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法
本专利技术涉及二轮单轨车辆控制领域，更具体的说，涉及一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法。
技术介绍
二轮单轨车辆，例如：电动自行车和摩托车，以高节能、低排放和低空间占用率，越来越受到用户的喜爱，进而二轮单轨车辆的使用率逐年上升。驾驶人在使用二轮单轨车辆时，为了保证二轮单轨车辆的动态平衡，提出了自动控制平衡的二轮单轨车辆，自动控制平衡的二轮单轨车辆上的控制器根据车辆上安装的传感器测量得到的车辆行驶状态和行驶目标数据，采用多体动力学模型和欠驱动系统控制方法，控制二轮单轨车辆的转向电机和刹车驱动器，以达到二轮单轨车辆的动态平衡。自动控制平衡的二轮单轨车辆中的转向电机只有在非零速度的情况下才能够调节车身重心和车轮支撑点的相对位置，所以现有的自动控制平衡的二轮单轨车辆，在车辆从停车状态到行驶状态或者是从行驶状态到停车状态时，不能自动保持动态平衡。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法，以解决现有的自动控制平衡的二轮单轨车辆，在车辆从停车状态到行驶状态或者是从行驶状态到停车状态时，不能自动保持动态平衡的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种二轮单轨车辆，包括车身、安装在车身前部的可转向的前轮、安装在车后部的可转向后轮、传感器子系统、嵌入式电脑和电机驱动子系统；其中，所述电机驱动子系统包括前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器构成；所述传感器子系统，用于采集二轮单轨车辆的车辆行驶状态和行驶目标数据；所述嵌入式电脑，用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号，输出修正后的电机驱动信号到电机驱动子系统；所述电机驱动子系统，用于根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出，使得二轮单轨车辆达到动态平衡、并按照行驶目标数据规划行驶。优选地，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，基于非线性变系统动力学模型和非线性控制模型，计算得到协同的电机驱动信号。优选地，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述行驶目标数据，计算得到驾驶人的意愿路径；其中，所述行驶目标数据包括驾驶人输入的方向盘信息、刹车踏板信息和油门踏板信息；根据所述传感器子系统采集的车辆行驶状态以及所述意愿路径，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。优选地，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述行驶目标数据以及所述传感器子系统采集的车辆行驶状态，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。优选地，所述嵌入式电脑用于对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号时，具体用于：通过所述传感器子系统实时采集的二轮单轨车辆的车辆行驶状态和所述行驶目标数据的比对结果，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号。优选地，所述电机驱动子系统用于根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出时，具体用于：所述前轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮转向驱动信号，控制前轮转向电机的力矩输出；所述前轮驱动电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮驱动信号，控制前轮驱动电机的力矩输出；所述前轮刹车驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮刹车驱动信号，控制前轮刹车电机的力矩输出；所述后轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮转向驱动信号，控制后轮转向电机的力矩输出；所述后轮驱动电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮驱动信号，控制后轮驱动电机的力矩输出；所述后轮刹车驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮刹车驱动信号，控制后轮刹车电机的力矩输出。一种二轮单轨车辆平衡的控制方法，应用于二轮单轨车辆，包括：传感器子系统采集二轮单轨车辆的车辆行驶状态和行驶目标数据；嵌入式电脑根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号，输出修正后的电机驱动信号到电机驱动子系统；电机驱动子系统根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出，使得二轮单轨车辆达到动态平衡、并按照行驶目标数据规划行驶。优选地，所述嵌入式电脑根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，包括：根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，基于非线性变系统动力学模型和非线性控制模型，计算得到协同的电机驱动信号。优选地，所述嵌入式电脑根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，包括：根据所述行驶目标数据，计算得到驾驶人的意愿路径；其中，所述行驶目标数据包括驾驶人输入的方向盘信息、刹车踏板信息和油门踏板信息；根据所述传感器子系统采集的车辆行驶状态以及所述意愿路径，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。优选地，所述嵌入式电脑根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，包括：根据所述行驶目标数据以及所述传感器子系统采集的车辆行驶状态，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。优选地，所述嵌入式电脑对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号，包括：通过所述传感器子系统实时采集的二轮单轨车辆的车辆行驶状态和所述行驶目标数据的比对结果，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号。优选地，所述电机驱动子系统根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出，包括：所述前轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮转向驱动信号，控制前轮转向电机的力矩输出；所述前轮驱动电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮驱动信号，控制前轮驱动电机的力矩输出；所述前轮刹车驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮刹车驱动信号，控制前轮刹车电机的力矩输出；所述后轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮转向驱动信号，控制后轮转向电机的力矩输出；所述后轮驱动电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮驱动信号，控制后轮驱动电机的力矩输出；所述后轮刹车驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮刹车驱动信号，控制后轮刹车电机的力矩输出。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种二轮单轨车辆及其平衡的控制方法，本专利技术中嵌入式电脑根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二轮单轨车辆，其特征在于，包括车身、安装在车身前部的可转向的前轮、安装在车后部的可转向后轮、传感器子系统、嵌入式电脑和电机驱动子系统；其中，所述电机驱动子系统包括前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器构成；所述传感器子系统，用于采集二轮单轨车辆的车辆行驶状态和行驶目标数据；所述嵌入式电脑，用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号，输出修正后的电机驱动信号到电机驱动子系统；所述电机驱动子系统，用于根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出，使得二轮单轨车辆达到动态平衡、并按照行驶目标数据规划行驶。

【技术特征摘要】
1.一种二轮单轨车辆，其特征在于，包括车身、安装在车身前部的可转向的前轮、安装在车后部的可转向后轮、传感器子系统、嵌入式电脑和电机驱动子系统；其中，所述电机驱动子系统包括前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器构成；所述传感器子系统，用于采集二轮单轨车辆的车辆行驶状态和行驶目标数据；所述嵌入式电脑，用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号，输出修正后的电机驱动信号到电机驱动子系统；所述电机驱动子系统，用于根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出，使得二轮单轨车辆达到动态平衡、并按照行驶目标数据规划行驶。2.根据权利要求1所述的二轮单轨车辆，其特征在于，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，基于非线性变系统动力学模型和非线性控制模型，计算得到协同的电机驱动信号。3.根据权利要求1所述的二轮单轨车辆，其特征在于，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述行驶目标数据，计算得到驾驶人的意愿路径；其中，所述行驶目标数据包括驾驶人输入的方向盘信息、刹车踏板信息和油门踏板信息；根据所述传感器子系统采集的车辆行驶状态以及所述意愿路径，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。4.根据权利要求1所述的二轮单轨车辆，其特征在于，所述嵌入式电脑用于根据所述车辆行驶状态和所述行驶目标数据，计算得到协同的电机驱动信号时，具体用于：根据所述行驶目标数据以及所述传感器子系统采集的车辆行驶状态，计算得到前轮转向电机驱动器、前轮驱动电机驱动器、前轮刹车驱动器、后轮转向电机驱动器、后轮驱动电机驱动器和后轮刹车驱动器的控制信号。5.根据权利要求3所述的二轮单轨车辆，其特征在于，所述嵌入式电脑用于对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号时，具体用于：通过所述传感器子系统实时采集的二轮单轨车辆的车辆行驶状态和所述行驶目标数据的比对结果，对计算得到的协同的电机驱动信号进行修正，得到修正后的电机驱动信号。6.根据权利要求1所述的二轮单轨车辆，其特征在于，所述电机驱动子系统用于根据修正后的电机驱动信号中的每个信号控制相应的电机的力矩输出时，具体用于：所述前轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮转向驱动信号，控制前轮转向电机的力矩输出；所述前轮驱动电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮驱动信号，控制前轮驱动电机的力矩输出；所述前轮刹车驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的前轮刹车驱动信号，控制前轮刹车电机的力矩输出；所述后轮转向电机驱动器根据所述修正后的电机驱动信号中的后轮转向驱动信号，控制后轮转向电机的力矩输出；所述后轮驱动电机驱动器根据所述修正后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，王裕，翁一航，梁鸿泽，方忠桂，曾昭恒，梁均林，刘立程，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44