[發明專利]控制參數調整方法、裝置及雙輪自平衡機器人

有效

• 申請號: 201710069206.3
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106842927B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 程霖;趙艷麗;趙英
• 申請（專利權）人: 歌爾科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/08
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 郭少晶;馬佑平

本發明公開了一種控制參數調整方法、裝置及雙輪自平衡機器人，該方法包括：監測雙輪自平衡機器人在直行方向上晃動的晃動幅度；監測雙輪自平衡機器人相對豎直方向擺動的擺動角度；監測雙輪自平衡機器人相對豎直方向擺動的擺動頻率；根據PD控制器的比例系數與晃動幅度的絕對值和擺動角度的絕對值成正相關、及與擺動頻率成負相關的關系，調整比例系數；根據PD控制器的微分時間與晃動幅度的絕對值和擺動角度的絕對值成正相關、及與擺動頻率成負相關的關系，調整微分時間。

技術領域

本發明涉及雙輪自平衡機器人技術領域，更具體地，本發明涉及一種用于雙輪自平衡機器人的控制參數調整方法、一種用于雙輪自平衡機器人的控制參數調整裝置、及一種雙輪自平衡機器人。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發展，雙輪自平衡機器人憑借結構簡單、活動靈活等優點得到國內外機器人領域的重視。雙輪自平衡機器人作為一種特殊的倒立擺式輪式機器人，具有非完整、非線性、欠驅動和不穩定性等特點，因此，采用恰當的平衡控制策略是雙輪機器人保持平衡的關鍵。

現有的雙輪自平衡機器人通常采用控制參數固定的PID控制策略，該種控制策略的抗干擾性較差。另外，目前也有一些將PID模糊控制、神經網絡控制等應用在雙輪自平衡機器人上的研究，應用這類智能控制方案雖然能夠提高雙輪自平衡機器人的抗干擾能力，但由于其計算量比較大，因此，存在響應速度慢、對硬件配置要求高進而導致成本上升的問題。

發明內容

本發明實施例的一個目的是提供一種用于雙輪自平衡機器人的PD控制參數調整的新的技術方案，以較為簡單的方式實現PD控制參數的在線調整。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于雙輪自平衡機器人的控制參數調整方法，其包括：

監測所述雙輪自平衡機器人在直行方向上晃動的晃動幅度；

監測所述雙輪自平衡機器人相對豎直方向擺動的擺動角度；

監測所述雙輪自平衡機器人相對豎直方向擺動的擺動頻率；

根據PD控制器的比例系數與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，調整所述比例系數；

根據所述PD控制器的微分時間與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，調整所述微分時間。

可選的是，所述根據PD控制器的比例系數與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，調整所述比例系數包括：

獲取所述比例系數的預設初始值；

根據PD控制器的比例系數與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，確定所述比例系數的修正量；

調整所述比例系數等于所述比例系數的預設初始值與所述比例系數的修正量之和。

可選的是，所述根據所述PD控制器的微分時間與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，調整所述微分時間包括：

獲取所述微分時間的預設初始值；

根據PD控制器的微分時間與所述晃動幅度的絕對值和所述擺動角度的絕對值成正相關、及與所述擺動頻率成負相關的關系，確定所述微分時間的修正量；

調整所述微分時間等于所述微分時間的預設初始值與所述微分時間的修正量之和。

可選的是，所述監測所述雙輪自平衡機器人在直行方向上晃動的晃動幅度包括：

獲取光電編碼器輸出的脈沖，其中，所述光電編碼器安裝在所述雙輪自平衡機器人的電機輸出軸上；