[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

本發明提供了一種二輪單軌車輛及其平衡的控制方法，車的前輪和后輪上均安裝轉向和驅動電機。車輛中嵌入式電腦根據車輛行駛狀態和用戶輸入的行駛目標數據，計算并輸出修正后的電機驅動信號到電機驅動子系統，電機驅動子系統驅動安裝在車上的前后輪轉向電機，前后輪驅動電機和前后輪剎車，使得二輪轉向單軌車輛達到動態平衡、并按照行駛目標數據規劃行駛。

技術領域

本發明涉及二輪單軌車輛控制領域，更具體的說，涉及一種二輪單軌車輛及其平衡的控制方法。

背景技術

二輪單軌車輛，例如：電動自行車和摩托車，以高節能、低排放和低空間占用率，越來越受到用戶的喜愛，進而二輪單軌車輛的使用率逐年上升。

駕駛人在使用二輪單軌車輛時，為了保證二輪單軌車輛的動態平衡，提出了自動控制平衡的二輪單軌車輛，自動控制平衡的二輪單軌車輛上的控制器根據車輛上安裝的傳感器測量得到的車輛行駛狀態和行駛目標數據，采用多體動力學模型和欠驅動系統控制方法，控制二輪單軌車輛的轉向電機和剎車驅動器，以達到二輪單軌車輛的動態平衡。

自動控制平衡的二輪單軌車輛中的轉向電機只有在非零速度的情況下才能夠調節車身重心和車輪支撐點的相對位置，所以現有的自動控制平衡的二輪單軌車輛，在車輛從停車狀態到行駛狀態或者是從行駛狀態到停車狀態時，不能自動保持動態平衡。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種二輪單軌車輛及其平衡的控制方法，以解決現有的自動控制平衡的二輪單軌車輛，在車輛從停車狀態到行駛狀態或者是從行駛狀態到停車狀態時，不能自動保持動態平衡的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種二輪單軌車輛，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。