自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法技术

技术编号:21820921 阅读:39 留言:0更新日期:2019-08-10 14:20
本发明专利技术公开了自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,以车辆的车架(1)横滚角、车把(2)相对车架(1)的转角以及车身的转动惯量等获取前车轮(3)第一质心平移速度,再借助第一质心平移速度计算第一定点平移速度,继而获取第二定点平移速度,进而获取前车轮(3)的第二质心平移速度,前车轮(3)两个质心平移速度加权叠加后再结合前车轮(3)相对车架(1)角速度进行滑移率的计算,上述方案的优点在于滑移率的计算既考虑了各检测数据,也考虑了车辆自身重量、质心位置、尺寸大小等,提高了滑移率计算的准确度,而且前车轮(3)的质心平移速度结合考虑了车辆质心平移速度以及陀螺仪标定点平移速度,进一步提高了滑移率的准确度。

Estimation of Longitudinal Slip State of Self-balanced Bicycle Driving Wheels

【技术实现步骤摘要】
自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法
本专利技术涉及自平衡自行车
,具体涉及自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法。
技术介绍
自平衡自行车以内置的陀螺仪、编码器等检测车身姿态,再通过高速运行的中央微处理器计算出适当指令,驱动电机带动车身运行,实现自动平衡。当车轮发生牵引力或者制动力时,车轮与地面之间会产生相对运动。滑移率则是指车轮运动过程中的滑动成分所占的比例。滑移率是表征车轮是否打滑的量化参数之一,也是车体进行主动控制决策的重要参考因素。现有技术中,通常是利用路面附着系数来估计纵向滑移率,其缺点在于考虑当前的行驶路面情况,而路况通常较为复杂,如平坦、崎岖、多山石路、多泥等因素,都会影响路面附着系数的计算,导致纵向滑移率的估计产生偏差。现有技术也有对该估计方法进行改进,例如借助传感器的检测数据直接运算,但仍存在准确度低的问题,因为滑移率不仅跟陀螺仪、编码器等的检测数据有关,还跟自身的结构设置、尺寸参数等有关,应当多因素结合考虑,以提高估计纵向滑移状态的准确性。
技术实现思路
本专利技术提供自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,解决现有技术中估计平衡自行车驱动车轮纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)利用k时刻下所述自平衡自行车的车架(1)横滚角、所述自平衡自行车的车架(1)角速度、所述自平衡自行车的车把(2)相对车架(1)的转角以及所述自平衡自行车的转动惯量计算所述自平衡自行车的前车轮(3)质心平移速度,得到前车轮(3)第一质心平移速度,其中,k≥1;(2)利用k时刻下的所述第一质心平移速度以及所述车架(1)角速度计算安装在所述自平衡自行车车架(1)上的陀螺仪(5)的第一标定点平移速度;以k‑1时刻下的第一标定点平移速度为初始值,对k‑1时刻所述车架(1)在大地坐标系下x轴方向的线加速度积分,得到k时刻下陀螺...

【技术特征摘要】
1.自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)利用k时刻下所述自平衡自行车的车架(1)横滚角、所述自平衡自行车的车架(1)角速度、所述自平衡自行车的车把(2)相对车架(1)的转角以及所述自平衡自行车的转动惯量计算所述自平衡自行车的前车轮(3)质心平移速度,得到前车轮(3)第一质心平移速度,其中,k≥1;(2)利用k时刻下的所述第一质心平移速度以及所述车架(1)角速度计算安装在所述自平衡自行车车架(1)上的陀螺仪(5)的第一标定点平移速度;以k-1时刻下的第一标定点平移速度为初始值,对k-1时刻所述车架(1)在大地坐标系下x轴方向的线加速度积分,得到k时刻下陀螺仪(5)的第二标定点平移速度;再利用所述陀螺仪(5)的第二标定点平移速度以及k时刻下车架(1)角速度计算得到前车轮(3)的第二质心平移速度;(3)所述前车轮(3)的第一质心平移速度与第二质心平移速度经滤波加权求和,得到前车轮(3)质心平移速度;(4)利用步骤(3)的前车轮(3)质心平移速度以及前车轮(3)相对车架(1)角速度计算出滑移率。2.根据权利要求1所述的自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,其特征在于:步骤(1)中,k时刻下:1)通过所述自平衡自行车的瞬心、所述自平衡自行车的质心、所述前车轮(3)的质心平移速度的方向以及后车轮(4)质心平移速度的方向构建2个直角三角形,利用正弦定理以及所述车把(2)相对车架(1)的转角计算所述自平衡自行车的转弯半径;2)将所述转弯半径、车架(1)横滚角,以及所述自平衡自行车的转动惯量、重量、质心距离地面的高度代入二阶动态响应数学模型,得到所述自平衡自行车质心在大地坐标系下x轴的平移速度分量;3)利用所述车架(1)横滚角以及所述自平衡自行车质心距离大地的高度计算出y轴的平移速度分量;4)利用所述x轴的平移速度分量和y轴的平移速度分量计算所述自平衡自行车质心在大地坐标系下的平移速度;5)利用所述自平衡自行车质心在大地坐标系下的平移速度以及车架(1)角速度计算出第一质心平移速度。3.根据权利要求2所述的自平衡自行车驱动车轮纵向滑移状态的估计方法,其特征在于:步骤2)中,所述自平衡自行车质心在大地坐标系下x轴的平移速度分量为式中,r1(k)为k时刻下所述自平衡自行车的转弯半径,Jc(k)为k时刻下所述自平衡自行车的转动惯量,q2(k)为k时刻下车架...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄用华苏晓庄未胡峻榕黄美发钟艳如唐荣江孙永厚钟永全
申请(专利权)人:桂林电子科技大学
类型:发明
国别省市:广西,45

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