一种自平衡载人电动独轮车的控制方法

摘要

本发明公开了一种自平衡载人电动独轮车的控制方法，该方法首先采集置于电动独轮车上的加速度计和陀螺仪的数据，将采集的数据经过卡尔曼滤波得到当前车体倾斜角度和倾斜角速度，然后通过非线性PD控制器得到电机转速给定值，电机转速给定值与当前测得的电机转速反馈值的差值通过PI控制器得到转矩电流的给定值，最后通过矢量控制方法得到驱动信号，电机输出合适的转矩保持车体的平衡。本发明的控制策略具备良好的动静态性能，减小了系统振动以及噪声，可以实现电动独轮车的姿态自平衡以及载人骑行功能。

主权项

一种自平衡载人电动独轮车的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)采集置于电动独轮车上的加速度计和陀螺仪的数据，得到电动独轮车xyz三轴的加速度值和角速度值；采集永磁同步电机上的霍尔传感器信号和三相定子电流；(2)将电动独轮车xyz三轴的加速度值和角速度值通过卡尔曼滤波算法进行数据融合并滤除噪声信号，得到电动独轮车的倾斜角度θ和倾斜角速度ω；(3)对霍尔传感器信号进行计算得到永磁同步电机的实际转速n和转子位置角(4)对三相定子电流依次进行Clarke和Park变换，得到永磁同步电机的实际转矩电流i_q和励磁电流i_d；(5)根据电动独轮车的倾斜角度θ和倾斜角速度ω，计算出永磁同步电机的转动速度给定n^*；(6)根据永磁同步电机的转动速度给定n^*和实际转速n，计算出转矩电流给定(7)根据永磁同步电机的转矩电流给定励磁电流给定实际转矩电流i_q和励磁电流i_d，计算出向永磁同步电机施加的d轴电压u_d和q轴电压u_q，所述励磁电流给定为0；(8)根据d轴电压u_d和q轴电压u_q，利用Park反变换计算出αβ坐标系下的u_α和u_β；(9)u_α和u_β通过SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术生成三相逆变器的控制信号，经过逆变器向永磁同步电机施加三相电压，永磁同步电机输出转矩T，从而保持电动独轮车的姿态平衡。