[发明专利]自平衡车辆及其静态平衡控制方法、装置、介质及设备

说明书

本申请的实施例提供了一种自平衡车辆及其静态平衡控制方法、装置、介质及设备。该静态平衡控制方法包括：获取根据自平衡车辆的动力学特性构造的动力学模型，以及根据动量轮电机的物理特性构造的物理模型；获取动量轮的转动角度和自平衡车辆的姿态角，所述姿态角是所述自平衡车辆的车身与重力方向之间的夹角；基于动力学模型和物理模型，以及动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，计算在维持所述自平衡车辆处于静态平衡状态所需的控制参数；基于所述控制参数对所述动量轮电机进行控制。本申请实施例的技术方案可以有效实现对自平衡车辆的静态平衡控制，且能够保证控制的稳定性。

技术领域

本申请涉及人工智能及机器人技术领域，具体而言，涉及一种自平衡车辆及其静态平衡控制方法、装置、介质及设备。

背景技术

自平衡车辆的平衡控制问题一直是研究的热点，目前研究较多的是自平衡车辆的动态平衡，即在自平衡车辆的前进速度大于0、且车身相对于地面向前沿直线或曲线运动的情况下实现的自身姿态平衡的状态，而对于自平衡车辆的静态平衡却缺乏研究，静态平衡是自平衡车辆在前进速度为0时，在原地实现自身姿态平衡的状态。

发明内容

本申请的实施例提供了一种自平衡车辆及其静态平衡控制方法、装置、介质及设备，进而至少在一定程度上可以有效实现对自平衡车辆的静态平衡控制，且能够保证控制的稳定性。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种自平衡车辆的静态平衡控制方法，所述自平衡车辆包括动量轮和动量轮电机，所述动量轮电机用于驱动所述动量轮转动，所述静态平衡控制方法包括：获取根据所述自平衡车辆的动力学特性构造的动力学模型，以及根据所述动量轮电机的物理特性构造的物理模型；获取所述动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，所述姿态角是所述自平衡车辆的车身与重力方向之间的夹角；基于所述动力学模型和所述物理模型，以及所述动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，计算在维持所述自平衡车辆处于静态平衡状态所需的控制参数；基于所述控制参数对所述动量轮电机进行控制。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种自平衡车辆的静态平衡控制装置，所述自平衡车辆包括动量轮和动量轮电机，所述动量轮电机用于驱动所述动量轮转动，所述静态平衡控制装置包括：第一获取单元，配置为获取根据所述自平衡车辆的动力学特性构造的动力学模型，以及根据所述动量轮电机的物理特性构造的物理模型；第二获取单元，配置为获取所述动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，所述姿态角是所述自平衡车辆的车身与重力方向之间的夹角；处理单元，配置为基于所述动力学模型和所述物理模型，以及所述动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，计算在维持所述自平衡车辆处于静态平衡状态所需的控制参数；控制单元，配置为基于所述控制参数对所述动量轮电机进行控制。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述处理单元配置为：将所述动力学模型和所述物理模型进行融合，生成针对所述自平衡车辆的综合模型；根据所述动量轮的转动角度和所述自平衡车辆的姿态角，以及所述综合模型，确定用于对所述动量轮电机进行控制的控制矩阵；基于所述控制矩阵，确定所述控制参数。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述处理单元配置为：

将所述物理模型的模型参数传递至所述动力学模型中，生成包含有所述动量轮电机的物理参数的第一模型，将所述第一模型作为针对所述自平衡车辆的综合模型；或者

将所述物理模型的模型参数传递至所述动力学模型中，生成包含有所述动量轮电机的物理参数的第一模型，将所述第一模型中的输入参数调整为所述动量轮电机的力矩，以生成不包含所述动量轮电机的物理参数的第二模型，将所述第二模型作为针对所述自平衡车辆的综合模型。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述动力学模型对应的方程组包括：