[發明專利]一種自平衡載人電動獨輪車的控制方法有效

申請號：	201410734713.0	申請日：	2014-12-05
公開（公告）號：	CN104477052A	公開（公告）日：	2015-04-01
發明（設計）人：	章瑋;申曉峰;陳青云	申請（專利權）人：	浙江大學
主分類號：	B60L15/20	分類號：	B60L15/20;B62K11/00
代理公司：	杭州求是專利事務所有限公司 33200	代理人：	邱啟旺
地址：	310058 浙江***	國省代碼：	浙江;33
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種平衡載人電動獨輪車控制方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于交通工具領域，涉及一種行進中前后自主平衡，左右依靠騎行者人為控制平衡的自平衡載人電動獨輪車的控制方法。

背景技術

騎行純機械獨輪車是需要經過專門地學習和訓練才能完成的一種活動。騎行時，必須同時維持前后方向的和左右方向的平衡，而且騎行是需要人出力的，行進速度也比較低。電動獨輪車是由電機驅動的騎行裝置，與騎自行車類似，只需要掌握左右的平衡就可以順利騎行。自平衡載人電動獨輪車通過倒立擺系統原理來控制車體的前后平衡，騎行者把腳分別放在輪子兩側的折疊式踏板上，身體向前傾，為了保持平衡，電機快速得向前轉動，整個車體也就向前行駛。

自平衡載人電動獨輪車是新一代的節能環保，便捷的代步工具，通過程序內部限制行駛最高速為18km/h，可以保證駕駛安全。電動獨輪車體形小巧，重量輕，方便攜帶，可以直接放在汽車的后備箱，提到家里或辦公室。

申請號為201410014863.4的發明專利提出了結構簡單緊湊的自平衡電動獨輪車，但是沒有詳細提出具體的控制方案。申請號為201210217335.X的發明專利提出了一種基于慣性平衡輪的自平衡載人獨輪車，實現了左右平衡控制，但是慣性平衡輪的存在，控制方案較為復雜也不適用于目前市場上流行的電動獨輪車結構。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種自平衡載人電動獨輪車的控制方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種自平衡載人電動獨輪車的控制方法，該方法包括如下步驟：

(1)采集置于電動獨輪車上的加速度計和陀螺儀的數據，得到電動獨輪車xyz三軸的加速度值和角速度值；采集永磁同步電機上的霍爾傳感器信號和三相定子電流；

(2)將電動獨輪車xyz三軸的加速度值和角速度值通過卡爾曼濾波算法進行數據融合并濾除噪聲信號，得到電動獨輪車的傾斜角度θ和傾斜角速度ω；

(3)對霍爾傳感器信號進行計算得到永磁同步電機的實際轉速n和轉子位置角

(4)對三相定子電流依次進行Clarke和Park變換，得到永磁同步電機的實際轉矩電流i_q和勵磁電流i_d；

(5)根據電動獨輪車的傾斜角度θ和傾斜角速度ω，計算出永磁同步電機的轉動速度給定n^*；

(6)根據永磁同步電機的轉動速度給定n^*和實際轉速n，計算出轉矩電流給定

(7)根據永磁同步電機的轉矩電流給定勵磁電流給定實際轉矩電流i_q和勵磁電流i_d，計算出向永磁同步電機施加的d軸電壓u_d和q軸電壓u_q，所述勵磁電流給定為0；

(8)根據d軸電壓u_d和q軸電壓u_q，利用Park反變換計算出αβ坐標系下的u_α和u_β；

(9)u_α和u_β通過SVPWM(空間矢量脈寬調制)技術生成三相逆變器的控制信號，經過逆變器向永磁同步電機施加三相電壓，永磁同步電機輸出轉矩T，從而保持電動獨輪車的姿態平衡。