[發(fā)明專利]一種二輪單軌車輛及其平衡的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710810933.0
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107618614B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)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(zhuǎn)向的前輪、安裝在車后部的可轉(zhuǎn)向后輪、傳感器子系統(tǒng)、嵌入式電腦和電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)；其中，所述電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)包括前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、前輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器、前輪剎車驅(qū)動器、后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、后輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器和后輪剎車驅(qū)動器構(gòu)成；

所述傳感器子系統(tǒng)，用于采集二輪單軌車輛的車輛行駛狀態(tài)和行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)；

所述嵌入式電腦，用于在車輛處于停止?fàn)顟B(tài)、行駛狀態(tài)或者是停止?fàn)顟B(tài)和行駛狀態(tài)之間的相互切換狀態(tài)時，根據(jù)所述車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號，對計算得到的協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號進(jìn)行修正，得到修正后的電機(jī)驅(qū)動信號，輸出修正后的電機(jī)驅(qū)動信號到電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)；

所述電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)，用于根據(jù)修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的每個信號控制相應(yīng)的電機(jī)的力矩輸出，使得二輪單軌車輛達(dá)到動態(tài)平衡、并按照行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)劃行駛；

其中，在車輛處于停止?fàn)顟B(tài)下，所述嵌入式電腦控制前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)和后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)使得車輛固定于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)向角，然后持續(xù)控制前輪驅(qū)動電機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)的力矩的方向和大小，達(dá)到準(zhǔn)靜態(tài)平衡。

2.根據(jù)權(quán)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(jù)所述車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號時，具體用于：

根據(jù)所述車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，基于非線性變系統(tǒng)動力學(xué)模型和非線性控制模型，計算得到協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號。

3.根據(jù)權(quán)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(jù)所述車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號時，具體用于：

根據(jù)所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到駕駛?cè)说囊庠嘎窂剑黄渲校鲂旭偰繕?biāo)數(shù)據(jù)包括駕駛?cè)溯斎氲姆较虮P信息、剎車踏板信息和油門踏板信息；

根據(jù)所述傳感器子系統(tǒng)采集的車輛行駛狀態(tài)以及所述意愿路徑，計算得到前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、前輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器、前輪剎車驅(qū)動器、后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、后輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器和后輪剎車驅(qū)動器的控制信號。

4.根據(jù)權(quán)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(jù)所述車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號時，具體用于：

根據(jù)所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)以及所述傳感器子系統(tǒng)采集的車輛行駛狀態(tài)，計算得到前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、前輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器、前輪剎車驅(qū)動器、后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器、后輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器和后輪剎車驅(qū)動器的控制信號。

5.根據(jù)權(quán)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(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號進(jìn)行修正，得到修正后的電機(jī)驅(qū)動信號時，具體用于：

通過所述傳感器子系統(tǒng)實(shí)時采集的二輪單軌車輛的車輛行駛狀態(tài)和所述行駛目標(biāo)數(shù)據(jù)的比對結(jié)果，對計算得到的協(xié)同的電機(jī)驅(qū)動信號進(jìn)行修正，得到修正后的電機(jī)驅(qū)動信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二輪單軌車輛，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)用于根據(jù)修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的每個信號控制相應(yīng)的電機(jī)的力矩輸出時，具體用于：

所述前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的前輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動信號，控制前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)的力矩輸出；

所述前輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的前輪驅(qū)動信號，控制前輪驅(qū)動電機(jī)的力矩輸出；

所述前輪剎車驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的前輪剎車驅(qū)動信號，控制前輪剎車電機(jī)的力矩輸出；

所述后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的后輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動信號，控制后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)的力矩輸出；

所述后輪驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的后輪驅(qū)動信號，控制后輪驅(qū)動電機(jī)的力矩輸出；

所述后輪剎車驅(qū)動器根據(jù)所述修正后的電機(jī)驅(qū)動信號中的后輪剎車驅(qū)動信號，控制后輪剎車電機(jī)的力矩輸出。