[發(fā)明專利]陸空兩棲車輛域控制系統及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110692640.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113341932A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 楊超;王偉達;陳寅聰;徐彬;李哲;項昌樂
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京理工大學重慶創(chuàng)新中心
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;B60F5/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

1.陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，包括動力域、底盤域、飛控域、人機交互域和智能域；每個域都包含獨立的信號處理單元、執(zhí)行裝置、以太網通信單元、CAN通信單元；單個域之間通過以太網通信，域控制系統內部通過CAN總線通信。

2.根據權利要求1所述的陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，所述的動力域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，通過電壓轉換器給其他域控制器供電；結合發(fā)動機、發(fā)電機、動力電池的參數與固有屬性，進行動力系統熱管理、動力系統能量管理、電池均衡管理，生成控制指令，控制動力域的執(zhí)行裝置執(zhí)行相應的操作。

3.根據權利要求1所述的陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，所述的智能域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛自身位置位姿信息和傳感器數據，完成障礙物檢測和三維環(huán)境重建；在自動駕駛模式中，智能域進行路徑規(guī)劃，控制底盤域和飛控域，自動控制陸空兩棲車輛的地面行駛、起飛、懸停、巡航和降落。

4.根據權利要求1所述的陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，所述的底盤域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛的底盤及車身零件特性固有參數，生成輪轂電機、轉向電機的控制指令，控制底盤域的執(zhí)行裝置執(zhí)行相應的操作。

5.根據權利要求1所述的陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，所述的飛控域，用于根據接收的傳感器的信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛的旋翼及車身零件特性固有參數，生成旋翼電機和涵道電機的控制指令，控制飛控域的執(zhí)行裝置執(zhí)行相應的操作。

6.根據權利要求1所述的陸空兩棲車輛域控制系統，其特征在于，所述的人機交互域，用于根據接收的傳感器信號和開關并與其他域控制器進行交互，將車輛的位置、位姿以及相關狀態(tài)信息通過儀表系統顯示出來；結合車輛的運行工況，生成車輛燈光的控制指令，控制人機交互域的執(zhí)行裝置執(zhí)行相應的操作。

7.根據權利要求1到6任一項所述的陸空兩棲車輛域控制系統的控制方法，其特征在于：

陸空兩棲車輛采用垂直升降的方式；

爬升階段中，人機交互域中的旋翼與涵道驅動模式開關打開后，釋放旋翼電機和涵道電機；飛控域控制旋翼電機和涵道電機加速旋轉，增加旋翼與涵道提供的總升力；

當總升力達到大于車輛總重力后升力到達起飛的臨界值，飛控域繼續(xù)控制旋翼電機和涵道電機增加轉速，抵消寄生阻力和加速阻力，控制車輛爬升；

在車輛爬升至設定高度后，飛控域繼續(xù)控制旋翼電機和涵道電機逐漸降低轉速，使車輛懸停于設定高度的閾值內；此階段中，應控制每個電機的轉速和轉矩相同，提供的升力也相同；

巡航階段中，飛控域控制各個旋翼電機和涵道電機的轉速，調整該陸空兩棲車輛的車頭方向；確定其前進方向后，控制旋翼電機和涵道電機增加轉速，平衡寄生阻力、重力和加速阻力的矢量之和，使車輛獲得向前的速度和加速度；

降落階段前，飛控域控制各個旋翼電機和涵道電機的轉速，使該陸空兩棲車輛懸停于當前高度，并調整其姿態(tài)；

降落過程中，飛控域控制旋翼電機和涵道電機減速旋轉，降低旋翼與涵道提供的總升力，使陸空兩棲車輛獲得向下的加速度和速度；當總升力降低到低于車輛總重力的設定閾值后，飛控域繼續(xù)控制旋翼電機和涵道電機逐漸保持轉速，控制車輛以合適垂直速度降落；降落過程中，；控制每個電機的轉速和轉矩相同，提供的升力也相同；

降落后，打開輪轂電機驅動開關，切換為地面行駛模式。