[發明專利]陸空兩棲無人車控制系統

在審

• 申請號: 201910726907.9
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110488598A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 張新鈺;譚啟凡;李駿;郭棟;周沫;黃毅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 11387 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張向琨<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種陸空兩棲無人車控制系統，用于控制無人車的陸空兩棲間的連續運動，無人車包括旋翼電機和底盤電機，其特征在于，陸空兩棲無人車控制系統包括遠程服務系統、車輛數據采集系統、運動控制系統、控制核心系統以及電源控制系統；

遠程服務系統用于提供目標坐標數據，并將目標坐標數據發送給控制核心系統；

車輛數據采集系統用于采集車輛數據，并將車輛數據發送給控制核心系統；

控制核心系統用于根據目標坐標數據對車輛數據進行處理得到控制指令，并將控制指令發送給運動控制系統；

運動控制系統用于根據從控制核心系統接收的控制指令和車輛數據，切換車輛的運動模式并確定對應的運動模式下的PID控制參數，通過PID控制實現對車輛的旋翼電機和/或底盤電機的控制，使車輛按照指定的運動模式運動，并將PID控制參數和運動數據發送給控制核心系統；運動模式包括飛行運動模式、行車運動模式、飛行轉行車運動模式以及行車轉飛行運動模式，運動數據包括車輛的飛行姿態以及車輛的行車速度和轉向角；

電源控制系統用于為車輛數據采集系統、控制核心系統以及運動控制系統提供電源，并將電池電量數據發送給控制核心系統。

2.根據權利要求1所述的陸空兩棲無人車控制系統，其特征在于，運動控制系統包括狀態切換控制模塊、飛行旋翼控制模塊以及車輛底盤控制模塊；

車輛數據包括車輛姿態數據；

狀態切換控制模塊用于根據從控制核心系統接收的控制指令和車輛姿態數據切換車輛的運動模式，以車輛的運動模式對應的PID控制參數作為狀態切換控制模塊的輸出端的輸出；

飛行旋翼控制模塊用于根據控制指令、車輛姿態數據以及從狀態切換控制模塊輸出的PID控制參數，通過PID控制輸出旋翼電機控制量，調整旋翼電機的轉速，以確定車輛的飛行姿態；

車輛底盤控制模塊用于根據控制指令以及從狀態切換控制模塊輸出的PID控制參數，通過PID控制輸出底盤電機控制量，調整底盤電機的轉速和轉向角，以確定車輛的行車速度和轉向角。

3.根據權利要求2所述的陸空兩棲無人車控制系統，其特征在于，飛行旋翼控制模塊包括旋翼電機、飛行姿態檢測子模塊、角度環PID控制器以及角速度環PID控制器；

飛行姿態檢測子模塊用于獲得無人車當前的飛行姿態數據，飛行姿態數據包括三軸角度和三軸角速度；

角度環PID控制器的輸入端以從飛行姿態檢測子模塊得到的無人車當前的三軸角度和控制指令作為輸入的控制量且與狀態切換控制模塊的輸出端連接，角度環PID控制器的輸出端和狀態切換控制模塊的輸出端與角速度環PID控制器的輸入端連接，角速度環PID控制器的輸出端與旋翼電機連接，飛行姿態檢測子模塊與角速度環PID控制器的輸入端連接，用于將無人車當前的三軸角速度送入到角速度環PID控制器中。

4.根據權利要求2所述的陸空兩棲無人車控制系統，其特征在于，車輛底盤控制模塊包括被控對象、速度采集子模塊、角度采集子模塊、速度PID控制器以及轉向PID控制器，被控對象包括驅動電機、轉向電機，驅動電機和轉向電機作為底盤電機；

速度PID控制器的輸入端以控制指令作為輸入的控制量且與狀態切換控制模塊的輸出端連接，速度PID控制器的輸出端與驅動電機連接，速度采集子模塊與速度PID控制器的輸入端連接，用于將從驅動電機獲得的當前轉速送入到速度PID控制器中；

轉向PID控制器的輸入端以控制指令作為輸入的控制量且與狀態切換控制模塊的輸出端連接，轉向PID控制器的輸出端與轉向電機連接，角度采集子模塊與轉向PID控制器的輸入端連接，用于將從轉向電機獲得的當前轉向角送入到轉向PID控制器中。

5.根據權利要求1所述的陸空兩棲無人車控制系統，其特征在于，陸空兩棲無人車控制系統還包括數據存儲系統，用于存儲由控制核心系統發送的車輛數據、PID控制參數以及運動數據。