一种自平衡两轮车的运动控制方法

摘要

本发明公开了一种自平衡两轮车的运动控制方法，其包括两轮车上设置的陀螺仪传感器、加速度传感器、加速度PID控制器及速度PID控制器，陀螺仪传感器的输出的陀螺仪角速度值数据及加速度传感器的输出的轮子加速度数据进行处理计算出输出的融合角度值，两轮车控制系统利用融合角度值及陀螺仪角速度值计算出轮子的输出加速度，所述加速度PID控制器利用PID模糊控制参数表对输出加速度进行微调，所述两轮车控制系统采集到当前输出速度并得到得到目标速度，所述速度PID控制器进行PID算法调节将当前输出速度控制在目标速度。本发明一种自平衡两轮车的运动控制方法通过加速度PID控制器及速度PID控制器实现两轮车的平稳运行。

主权项

一种自平衡两轮车的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在两轮车上固定有陀螺仪传感器和加速度传感器，陀螺仪传感器采集两轮车上角速度信号，加速度传感器采集两轮车上对应加速度信号；（2）陀螺仪传感器的输出的陀螺仪角速度值与加速度传感器的输出的轮子加速度通过两轮车控制系统内部模/数转换器读取后转化为数字量，将所得数据经kalman滤波器进行处理计算出输出的融合角度值；其中，所述陀螺仪传感器及加速度传感器所采集的数据计算出融合角度值的公式是：fused_angle=(1‑kg)*(fused_angle+∫anglerate*dt)+kg*A*arcsin(acc)其中fused_angle为融合角度值的输出，anglerate为陀螺仪的输出，acc为加速度传感器的输出，A为系统参数，A*arcsin(acc)为倒立摆偏转角，kg为通过kalman滤波器计算出的调整因子；（3）所述两轮车控制系统内部设置有加速度PID控制器，两轮车控制系统利用传感器输出的融合角度值及陀螺仪传感器输出的陀螺仪角速度值计算出轮子的输出加速度，所述加速度PID控制器利用PID模糊控制参数表将轮子的输出加速度进行微调；其中，所述轮子的输出加速度的计算公式：acc_speed=P*fused_angle+I*∫fused_angle*dt+D*anglerate其中fused_angle为融合角度值的输出，anglerate为陀螺仪的输出，acc_speed为轮子的输出加速度；（4）所述两轮车控制系统内部设置有速度PID控制器，所述两轮车控制系统采集到两轮车的当前输出速度，所述两轮车控制系统利用当前输出速度配合轮子的输出加速度得到两轮车的目标速度，所述速度PID控制器进行PID算法调节将当前输出速度控制在目标速度。