平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取用于控制车辆运动的不同阶段状态的目标参数和当前时刻的车辆参数，并根据所述当前时刻的车辆参数，确定所述车辆的稳定状态流形模型，进而根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数，确定下一时刻的车辆参数，从而根据所述下一时刻的车辆参数，对所述车辆的运动进行平衡控制。采用本方法能够提高无人车辆的自主稳定平衡能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本申请涉及人工智能
，特别是涉及一种平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着无人驾驶领域关键技术的不断突破，无人驾驶车辆也随之发展，例如摩托车。摩托车是一种单轨双轮的移动机器人，具有通过性高、机动能力强等优点，可以在多种地形条件或障碍环境中进行快速运动。其中，平衡控制是无人车辆运动过程中的一项基本而又重要的任务，无人驾驶车辆在运动过程中必须时刻保持平衡，否则就会发生倾覆。
[0003]传统技术中通常基于比例积分微分(ProportionIntegralDifferential，PID)的控制方法对无人车辆进行控制，具体地，PID的控制方法中通常以目标控制量(例如目标车把转角角速度)与状态反馈量(例如当前时刻实际的车把转角角速度)之间的比例、积分、微分相加而得到最终控制输入量(例如下一时刻的车把转角角速度)。
[0004]然而，PID的控制方法只适用于线性模型。而无人车辆的运动具有高度非线性的特性，因此，PID的控制方法只在无人车辆中近似线性运动的范围内具有较好的控制效果，例如无人车辆在恒速下的小角度转向运动。因此，车辆在非线性运动下，PID的控制方法可能会出现不合理的控制输入量，从而导致车辆发生倾覆，故而传统技术中无人车辆的自主稳定平衡能力较差。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高无人车辆的自主稳定平衡能力的平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
>[0006]第一方面，本申请提供了一种平衡控制方法。所述方法包括：
[0007]获取用于控制车辆运动的不同阶段状态的目标参数和当前时刻的车辆参数；
[0008]根据该当前时刻的车辆参数，确定该车辆的稳定状态流形模型；
[0009]根据该稳定状态流形模型和该目标参数，确定下一时刻的车辆参数；
[0010]根据该下一时刻的车辆参数，对该车辆的运动进行平衡控制。
[0011]第二方面，本申请还提供了一种平衡控制装置。所述装置包括：
[0012]获取模块，用于获取用于控制车辆运动的不同阶段状态的目标参数和当前时刻的车辆参数；
[0013]第一确定模块，用于根据该当前时刻的车辆参数，确定该车辆的稳定状态流形模型；
[0014]第二确定模块，用于根据该稳定状态流形模型和该目标参数，确定下一时刻的车辆参数；
[0015]控制模块，用于根据该下一时刻的车辆参数，对该车辆的运动进行平衡控制。
[0016]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
[0017]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其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上述任一方法的步骤。
[0018]第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
[0019]上述平衡控制方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取用于控制车辆运动的不同阶段状态的目标参数和当前时刻的车辆参数，并根据该当前时刻的车辆参数，确定该车辆的稳定状态流形模型，进而根据该稳定状态流形模型和该目标参数，确定下一时刻的车辆参数，从而根据该下一时刻的车辆参数，对该车辆的运动进行平衡控制。由于本申请能够通过当前时刻实际的车辆参数确定车辆的稳定状态流形模型，并且根据稳定状态流形模型和目标参数确定下一时刻的车辆参数，因此，本申请中确定的下一时刻的车辆参数是根据不同阶段的状态目标确定的一个合理稳定的输入量，进而根据该下一时刻的车辆参数能够对车辆的运动进行平衡控制，就能使得车辆处于一个稳定的平衡状态。故而，本申请提供的平衡控制方法避免了传统技术中出现不合理的控制输入量导致车辆发生倾覆的情况，解决了传统技术中无人车辆的自主稳定平衡能力较差的问题，提高了无人车辆的自主稳定平衡能力。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例中平衡控制方法的应用环境图；
[0021]图2为本申请实施例中平衡控制方法的流程示意图；
[0022]图3为无人摩托车的模型示意图；
[0023]图4为本申请实施例中一种确定车辆的稳定状态流形模型的流程示意图；
[0024]图5为本申请中稳态状态流形模型的示意图；
[0025]图6为本申请实施例中一种确定下一时刻的车辆参数的流程示意图；
[0026]图7为本申请实施例中一种确定车辆的车把转角角速度控制模型的流程示意图；
[0027]图8为本申请实施例中另一种确定车辆的车把转角角速度控制模型的流程示意图；
[0028]图9为本申请实施例中另一种确定车辆的车把转角角速度控制模型的流程示意图；
[0029]图10为增益系数在启动阶段和转移阶段的取值示意图；
[0030]图11为增益系数在保持阶段的取值示意图；
[0031]图12为本申请实施例中平衡控制装置的结构框图。
具体实施方式
[0032]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]图1为本申请实施例中平衡控制方法的应用环境图，本申请实施例提供的平衡控
制方法，可以应用于如图1所示的计算机设备中。
[0034]如图1所示，本申请实施例中提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以包括数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、现场可编程门阵列(Field
‑
ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件，其内部结构图可以如图1所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种平衡控制方法。
[0035]本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0036]需要注意的是，本申请中的车辆指的是单轨双轮的无人移动车辆，例如为无人摩托车或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取用于控制车辆运动的不同阶段状态的目标参数和当前时刻的车辆参数；根据所述当前时刻的车辆参数，确定所述车辆的稳定状态流形模型；根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数，确定下一时刻的车辆参数；根据所述下一时刻的车辆参数，对所述车辆的运动进行平衡控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻的车辆参数，确定所述车辆的稳定状态流形模型，包括：根据所述当前时刻的车辆参数，确定车辆动力学模型和车辆稳定条件；根据所述车辆动力学模型和车辆稳定条件，确定所述稳定状态流形模型；其中，所述车辆稳定条件包括所述车辆的车身倾角角速度、车把转角角速度和后轮前进加速度均等于零。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下一时刻的车辆参数包括所述下一时刻的车把转角角速度；所述根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数，确定下一时刻的车辆参数，包括：根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数，确定所述车辆的车把转角角速度控制模型；根据所述车把转角角速度控制模型，确定所述下一时刻的车把转角角速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数，确定所述车辆的车把转角角速度控制模型，包括：根据所述稳定状态流形模型，确定所述车辆的第一条件，其中，所述第一条件用于限制所述车辆的运动状态基于所述稳定状态流形模型进行等距移动；根据所述稳定状态流形模型和所述目标参数确定增益系数；根据所述第一条件和所述增益系数，确定所述车把转角角速度控制模型，其中，所述车把转角角速度控制模型用于控制所述车辆基于所述稳定状态流形模型进行运动。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一条件和所述增益系数，确定所述车把转角角速度控制模型，包括：根据所述稳定状态流形模型，确定所述车把转角角速度控制模型的动态补偿量；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈章，田宇，梁斌，王伯毅，邓飏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：