[发明专利]一种自平衡载人电动独轮车的控制方法

权利要求书

1.一种自平衡载人电动独轮车的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)采集置于电动独轮车上的加速度计和陀螺仪的数据，得到电动独轮车xyz三轴的加速度值和角速度值；采集永磁同步电机上的霍尔传感器信号和三相定子电流；

(2)将电动独轮车xyz三轴的加速度值和角速度值通过卡尔曼滤波算法进行数据融合并滤除噪声信号，得到电动独轮车的倾斜角度θ和倾斜角速度ω；

(3)对霍尔传感器信号进行计算得到永磁同步电机的实际转速n和转子位置角

(4)对三相定子电流依次进行Clarke和Park变换，得到永磁同步电机的实际转矩电流i_q和励磁电流i_d；

(5)根据电动独轮车的倾斜角度θ和倾斜角速度ω，计算出永磁同步电机的转动速度给定n^*；

(6)根据永磁同步电机的转动速度给定n^*和实际转速n，计算出转矩电流给定

(7)根据永磁同步电机的转矩电流给定励磁电流给定实际转矩电流i_q和励磁电流i_d，计算出向永磁同步电机施加的d轴电压u_d和q轴电压u_q，所述励磁电流给定为0；

(8)根据d轴电压u_d和q轴电压u_q，利用Park反变换计算出αβ坐标系下的u_α和u_β；

(9)u_α和u_β通过SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术生成三相逆变器的控制信号，经过逆变器向永磁同步电机施加三相电压，永磁同步电机输出转矩T，从而保持电动独轮车的姿态平衡。

2.根据权利要求1所述的自平衡载人电动独轮车的控制方法，其特征在于：所述步骤(5)具体为：采用非线性PD算法确定永磁同步电机的转动速度给定n^*，算式如下：

n^*＝K_Pθ+K_Dω

其中，K_P为非线性比例参数，K_D为非线性微分参数，K_P，K_D的取值随着电动独轮车倾斜角度θ的增大而增大。

3.根据权利要求1所述的自平衡载人电动独轮车的控制方法，其特征在于：所述步骤(6)具体为：采用线性PI算法确定转矩电流给定算式如下：

iq*=KPnen+KIn∫endt]]>

e_n＝n^*-n

其中，为速度环比例参数，为速度环积分参数，e_n是永磁同步电机的转动速度给定n^*与其实际的转速n的差值。

4.根据权利要求1所述的自平衡载人电动独轮车的控制方法，其特征在于：所述步骤(7)具体为：采用线性PI算法确定u_q，算式如下：

ud=KPiqeiq+KIiq∫eiqdt]]>

eiq=iq*-iq]]>

其中，为转矩电流环比例参数，为转矩电流环积分参数，e_iq是永磁同步电机的转矩电流给定与其实际转矩电流i_q的差值；同样地，采用线性PI算法确定u_d，算式如下：

ud=KPideid+KIid∫eiddt]]>

eid=id*-id=-id]]>

其中，为励磁电流环比例参数，为励磁电流环积分参数，e_id是永磁同步电机的励磁电流给定与其实际励磁电流i_d的差值，为0。