【技术实现步骤摘要】
一种动量轮式无人自行车平衡控制方法、装置及系统
[0001]本专利技术涉及无人自行车自动驾驶
，特别是涉及一种动量轮式无人自行车平衡控制方法、装置及系统。
技术介绍
[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]目前在自行车机器人研究领域，众多研究成果的目标系统都是以实物自行车机械系统进行搭建，在该自行车框架上进行理论分析建模与控制算法设计与实现，同时在大多数的研究中，自行车在行驶与运行过程中只考虑了自行车车把的力矩和车体内部机械结构之间的相互作用，并未考虑到外界的其他动态扰动，通过车把的转向以来控制车前叉和地面产生的力矩实现平衡，只能在一定的速度下保持自行车平衡。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种动量轮式无人自行车平衡控制方法、装置及系统，实现动量轮式无人自行车的快速转弯和平衡控制。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种动量轮式无人自行车平衡控制方法；
[0006]一种动量轮式无人...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，包括：根据动量轮式无人自行车的机械系统，建立动量轮式无人自行车物理模型；根据动量轮式无人自行车物理模型，设计直立姿态串级PID控制器；获取动量轮式无人自行车的实时车身倾角、实时车身倾角角速度和实时动量轮电机转速，将实时车身倾角、实时车身倾角角速度和实时动量轮电机转速，输入直立姿态串级PID控制器进行处理，获取动量轮电机转矩，以根据动量轮电机转矩控制动量轮电机的输出扭矩，使动量轮式无人自行车平衡。2.如权利要求1所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，在将动量轮式无人自行车车身倾角输入转弯动态零点PID控制器进行处理之前还包括：根据动量轮式无人自行车物理模型，设计方向环PID控制器和动态零点PID控制器；获取动量轮式无人自行车车身至道路中心的距离偏差值，输入方向环PID控制器进行处理，获取舵机打角角度，以根据舵机打角角度，控制舵机的占空比实现动量轮式无人自行车的转向；将舵机打角角度输入动态零点PID控制器进行处理，获取动量轮式无人自行车车身倾角并输入直立姿态串级PID控制器，以控制机械零点大小。3.如权利要求2所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，当动量轮式无人自行车处于非直线行驶状态时，所述动量轮式无人自行车与道路中心的距离偏差值的获取方法包括：获取道路图像，计算道路图像的直方图并对直方图进行归一化处理，获取二值化图像；根据二值化图像，识别路径元素，获取虚拟行径路线；根据虚拟行径路线和实际屏幕中线，获取动量轮式无人自行车与道路中心的距离偏差值。4.如权利要求2所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，所述方向环PID控制器的控制逻辑表示为：其中，u(t)为舵机打角角度，e(t)为车身与道路中心的距离偏差值，k
p
为比例参数，用于提供初始回复力，控制舵机在左转时向左打角，在右转时向右打角；为积分参数，用于减小静态情况下的误差，让受控车尽可能接近路径中心；T
D
为微分参数，用于消除车身自身振荡。5.如权利要求2所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，当动量轮式无人自行车处于非直线行驶状态时，所述动态零点PID控制器的控制逻辑表示为：其中，u(t)为动量轮式无人自行车车身倾角，控制机械零点变化大小；e(t)为舵机打角角度与舵机打角期望值的偏差值，k
p
为比例参数，为积分参数，用于减小静态情况下的误差；T
D
为微分参数，用于减少k
p
参数的过调，使控制更加快速稳定。6.如权利要求1所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，动量轮式无人自
行车物理模型为(m1l
12
+m2l
22
+I1)θ
″
+τ＝(m1l1+m2l2)gθ其中，m1为动量轮式无人自行车质量，m2为动量轮质量，l1为动量轮式无人自行车形心到地面的长度、l2为动量轮形心到地面的长度、I1为动量轮式无人自行车的转动惯量、I2为动量轮的转动惯量、θ为动量轮式无人自行车车身倾角、τ为动量轮电机转矩。7.如权利要求1所述的动量轮式无人自行车平衡控制方法，其特征是，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王囡囡，张文剑，丁祎帆，刘根，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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