【技术实现步骤摘要】
自平衡行驶装置及其控制方法
本公开涉及自动控制的
，具体涉及一种自平衡行驶装置及其控制方法、计算机可读存储介质以及计算设备。
技术介绍
诸如自行车、摩托车、两轮机器人等的包括前轮和后轮的行驶装置是日常生活中常见的行驶装置类型，这类行驶装置典型地是一种欠驱动系统，在不受控制的情况下，其是不稳定的。出于理论和实际意义，这类行驶装置的自平衡控制吸引了众多目光。然而，当前的控制方式比较单一，要么是静态平衡控制，要么是动态平衡控制，且行驶装置的控制效果较差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供了自平衡行驶装置及其控制方法，期望克服上面提到的部分或全部缺陷以及其它可能的缺陷。根据本公开的第一方面，提供了一种自平衡行驶装置，包括：架体；前轮转向系统，包括前轮、前转轴以及前转轴驱动装置，其中所述前轮安装到所述前转轴上并相对于所述前转轴可转动，所述前转轴安装到所述架体的第一端并相对于所述架体可转动，所述前转轴驱动装置被配置成通过驱动所述前转轴的转动以调节所述前轮的方向；后轮驱动系统，包括后轮以及后轮驱动装置，...
【技术保护点】
1.一种自平衡行驶装置，包括：/n架体；/n前轮转向系统，包括前轮、前转轴以及前转轴驱动装置，其中所述前轮安装到所述前转轴上并相对于所述前转轴可转动，所述前转轴安装到所述架体的第一端并相对于所述架体可转动，所述前转轴驱动装置被配置成通过驱动所述前转轴的转动以调节所述前轮的方向；/n后轮驱动系统，包括后轮以及后轮驱动装置，其中所述后轮安装到所述架体的第二端并相对于所述架体可转动，所述后轮驱动装置被配置成驱动所述后轮的转动以驱动所述行驶装置行驶；/n传感器单元，被配置为感测行驶装置相关的参数，所述行驶装置相关的参数包括所述架体的倾角、所述前转轴的转角以及所述行驶装置行进的速度；...
【技术特征摘要】
1.一种自平衡行驶装置，包括：
架体；
前轮转向系统，包括前轮、前转轴以及前转轴驱动装置，其中所述前轮安装到所述前转轴上并相对于所述前转轴可转动，所述前转轴安装到所述架体的第一端并相对于所述架体可转动，所述前转轴驱动装置被配置成通过驱动所述前转轴的转动以调节所述前轮的方向；
后轮驱动系统，包括后轮以及后轮驱动装置，其中所述后轮安装到所述架体的第二端并相对于所述架体可转动，所述后轮驱动装置被配置成驱动所述后轮的转动以驱动所述行驶装置行驶；
传感器单元，被配置为感测行驶装置相关的参数，所述行驶装置相关的参数包括所述架体的倾角、所述前转轴的转角以及所述行驶装置行进的速度；
控制器，被配置为基于所述行驶装置相关的参数执行控制以使得所述行驶装置以目标倾角保持平衡，所述控制包括对于所述前转轴驱动装置驱动所述前转轴转动的角速度的控制。
2.根据权利要求1所述的自平衡行驶装置，还包括动量轮系统，所述动量轮系统包括动量轮和动量轮驱动装置，所述动量轮安装到所述架体上，所述动量轮驱动装置被配置成驱动所述动量轮在与架体的平面垂直的平面内转动。
3.根据权利要求2所述的自平衡行驶装置，其中所述行驶装置相关的参数还包括所述动量轮的转角，并且其中所述控制还包括对于所述动量轮驱动装置驱动所述动量轮的转动的力矩的控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自平衡行驶装置，其中控制器还被配置成接收包括所述架体的目标倾角。
5.根据权利要求3所述的自平衡行驶装置，其中所述控制器被配置成：
确定控制矩阵K，
根据下式执行所述控制：
其中，
，
其中，Tr为所述动量轮驱动装置驱动所述动量轮的转动的力矩，为所述前转轴驱动装置驱动所述前转轴转动的角速度，θ为所述架体的倾角，φ为所述动量轮的转角，为所述前转轴的转角，为包括所述架体的目标倾角的目标状态向量。
6.根据权利要求5所述的自平衡行驶装置，其中所述控制器被配置为确定控制矩阵K为：
其中，R表示正定阵，B表示输入矩阵，P为下式的解：
其中，Q表示另一正定阵，
其中，，，m1为所述自平衡行驶装置的除所述动量轮之外的质量，m2为所述动量轮的质量，L1为所述自平衡行驶装置的除所述动量轮之外的重心的高度，L2为所述动量轮的重心的高度，I1为所述自平衡行驶装置的除所述动量轮之外的转动惯量，L为所述前轮和所述后轮的轴心间距，h为所述自平衡行驶装置的重心高度，V为自平衡行驶装置行进的速度，g为重力加速度。
7.根据权利要求6所述的自平衡行驶装置，其中，所述输入矩阵B为：
其中，，I2为所述动量轮的转动惯量，d为所述前轮和地面的接触点与所述自平衡行驶装置的重心之间的水平距离。
8.根据权利要求6所述的自平衡行驶装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张正友，郑宇，来杰，陈相羽，杨思成，赵龙飞，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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