一种轮式倒立摆的传感器处理与平衡控制算法

摘要

一种轮式倒立摆的传感器处理与平衡控制算法，它涉及自动控制技术领域。包括传感器处理算法，平衡控制算法，过速度保护算法，应急处理算法；轮式倒立摆由摆杆(1)、带控制器的驱动电机(2)、轮子(3)、控制器和传感器(4)、测速装置(5)组成；能提高倒立摆的工作的稳定性和可靠性，在保持倒立摆平衡的情况下，做了较多的保护措施，使得整个倒立摆系统在复杂的外部环境中运行的更加稳定可靠。

主权项

一种轮式倒立摆的传感器处理与平衡控制算法，其特征在于它包括传感器处理算法，平衡控制算法，过速度保护算法，应急处理算法；所述传感器处理算法，包括加速度传感器与陀螺仪数据融合算法以及滤波算法；加速度传感器与陀螺仪的数据融合算法，利用加速度传感器的低频特性，和陀螺仪输出的高频特性，用以得到一个在动态情况下稳定的倒立摆偏转角；所述平衡控制算法，通过使用当前倒立摆的偏转角与倒立摆的偏转角速度，来控制当前车体的加速度和角度；控制过程的输入参数是当其车体运动的速度，当其车体的偏转角，以及偏转角速度；输出为车体的加速度；所述过速度保护算法，当速度高于一定速度阈值时，该算法会输出一个与速度有关的角度偏移量；该偏移量将附加在所述传感器融合算法所计算出来的角度上，用于整个车体的减速，当速度减小到一定阈值时，将逐渐撤去该偏移量，使得系统恢复正常；所述的应急处理算法是在紧急情况下，系统将自动启动应急处理算法，其速度阈值为0附近，控制目标是将车体的速度迅速降下来，以保证车载设备的安全。