[發明專利]一種二輪單軌車輛及其平衡的控制方法

有效

• 申請號: 201710810933.0
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107618614B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 王峰;王裕;翁一航;梁鴻澤;方忠桂;曾昭恒;梁均林;劉立程
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B62M6/45
• 分類號: B62M6/45;B62M6/50;B60L15/20;B62K11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種二輪單軌車輛，其特征在于，包括車身、安裝在車身前部的可轉向的前輪、安裝在車后部的可轉向后輪、傳感器子系統、嵌入式電腦和電機驅動子系統；其中，所述電機驅動子系統包括前輪轉向電機驅動器、前輪驅動電機驅動器、前輪剎車驅動器、后輪轉向電機驅動器、后輪驅動電機驅動器和后輪剎車驅動器構成；

所述傳感器子系統，用于采集二輪單軌車輛的車輛行駛狀態和行駛目標數據；

所述嵌入式電腦，用于在車輛處于停止狀態、行駛狀態或者是停止狀態和行駛狀態之間的相互切換狀態時，根據所述車輛行駛狀態和所述行駛目標數據，計算得到協同的電機驅動信號，對計算得到的協同的電機驅動信號進行修正，得到修正后的電機驅動信號，輸出修正后的電機驅動信號到電機驅動子系統；

所述電機驅動子系統，用于根據修正后的電機驅動信號中的每個信號控制相應的電機的力矩輸出，使得二輪單軌車輛達到動態平衡、并按照行駛目標數據規劃行駛；

其中，在車輛處于停止狀態下，所述嵌入式電腦控制前輪轉向電機和后輪轉向電機使得車輛固定于預設轉向角，然后持續控制前輪驅動電機和后輪驅動電機的力矩的方向和大小，達到準靜態平衡。

2.根據權利要求1所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述嵌入式電腦用于根據所述車輛行駛狀態和所述行駛目標數據，計算得到協同的電機驅動信號時，具體用于：

根據所述車輛行駛狀態和所述行駛目標數據，基于非線性變系統動力學模型和非線性控制模型，計算得到協同的電機驅動信號。

3.根據權利要求1所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述嵌入式電腦用于根據所述車輛行駛狀態和所述行駛目標數據，計算得到協同的電機驅動信號時，具體用于：

根據所述行駛目標數據，計算得到駕駛人的意愿路徑；其中，所述行駛目標數據包括駕駛人輸入的方向盤信息、剎車踏板信息和油門踏板信息；

根據所述傳感器子系統采集的車輛行駛狀態以及所述意愿路徑，計算得到前輪轉向電機驅動器、前輪驅動電機驅動器、前輪剎車驅動器、后輪轉向電機驅動器、后輪驅動電機驅動器和后輪剎車驅動器的控制信號。

4.根據權利要求1所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述嵌入式電腦用于根據所述車輛行駛狀態和所述行駛目標數據，計算得到協同的電機驅動信號時，具體用于：

根據所述行駛目標數據以及所述傳感器子系統采集的車輛行駛狀態，計算得到前輪轉向電機驅動器、前輪驅動電機驅動器、前輪剎車驅動器、后輪轉向電機驅動器、后輪驅動電機驅動器和后輪剎車驅動器的控制信號。

5.根據權利要求3所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述嵌入式電腦用于對計算得到的協同的電機驅動信號進行修正，得到修正后的電機驅動信號時，具體用于：

通過所述傳感器子系統實時采集的二輪單軌車輛的車輛行駛狀態和所述行駛目標數據的比對結果，對計算得到的協同的電機驅動信號進行修正，得到修正后的電機驅動信號。

6.根據權利要求1所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述電機驅動子系統用于根據修正后的電機驅動信號中的每個信號控制相應的電機的力矩輸出時，具體用于：

所述前輪轉向電機驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的前輪轉向驅動信號，控制前輪轉向電機的力矩輸出；

所述前輪驅動電機驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的前輪驅動信號，控制前輪驅動電機的力矩輸出；

所述前輪剎車驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的前輪剎車驅動信號，控制前輪剎車電機的力矩輸出；

所述后輪轉向電機驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的后輪轉向驅動信號，控制后輪轉向電機的力矩輸出；

所述后輪驅動電機驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的后輪驅動信號，控制后輪驅動電機的力矩輸出；

所述后輪剎車驅動器根據所述修正后的電機驅動信號中的后輪剎車驅動信號，控制后輪剎車電機的力矩輸出。