[发明专利]倒立摆系统的动态平衡控制方法及智能平衡车控制系统

摘要

一种倒立摆系统的动态平衡控制方法及智能平衡车控制系统，属于倒立摆控制技术领域。智能平衡车控制系统包括电源系统，信号采集子系统，信号整理子系统，信号处理子系统，数据处理子系统。控制方法为：通过检测一系列传感器的信息，初始化倒立摆系统；缓存上一时刻信息精确值数据；通过信息采集单元，获取当前时刻的各传感器的信息采样值；进行初步数据处理，得到对于倒立摆系统的当前时刻信息采样值，并将对于倒立摆系统的当前时刻的信息采样值输入滤波处理单元进行后续处理。本发明解决了基于倒立摆系统动态平衡控制方法的智能平衡车的状态信号的采集与处理的关键技术问题，提高整车智能化程度以及倒立摆系统的工作稳定性和可靠性。

主权项

一种倒立摆系统的动态平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:通过检测各传感器的信息，初始化倒立摆系统；S2:缓存对于倒立摆系统的上一时刻信息精确值数据；S3:通过信息采集单元，获取对于倒立摆系统的当前时刻的各传感器的信息采样值；S4:进行初步数据处理，得到对于倒立摆系统的当前时刻信息采样值，并将对于倒立摆系统的当前时刻的信息采样值输入滤波处理单元进行后续处理，如果采集过程未完成，则返回S2步骤；S5:采用滤波处理单元，将在S2步骤中的上一时刻信息精确值缓存数据和在S4步骤中的当前时刻信息采样值一起作为滤波处理单元的数据源，通过滤波处理单元的处理生成倒立摆系统的当前时刻信息精确值，并缓存对于倒立摆系统的当前时刻测量精确值数据；S6:对于倒立摆系统的当前时刻信息精确值输入信号融合单元进行后续处理，如果滤波处理过程未完成，则返回S5步骤；S7:采用信号融合单元，将S6步骤中的信息精确值作为信号融合单元的数据源，通过信号融合单元的运算处理生成倒立摆系统的摆杆在当前时刻的精确姿态数值，再将倒立摆系统的摆杆在当前时刻的精确姿态数值数据输入数据融合单元进行后续处理；S8:采用数据融合单元，将S7步骤中的精确姿态数值数据作为数据融合单元的数据源，通过数据融合单元的运算处理生成轮毂电机能够识别的控制指令信号，再将控制指令信号输入轮毂电机的驱动模块，使轮毂电机驱动车轮进行正转或反转，使倒立摆系统维持当前动态平衡状态，通过信号融合单元和数据融合单元生成控制指令信号的同时，返回上述S2步骤中，继续更新对于倒立摆系统的当前时刻的各传感器的测量信息，继续运算和处理对于倒立摆系统的摆杆在下一时刻的精确姿态数值，通过数据融合单元输入控制器控制轮毂电机，驱动车轮转动，从而使倒立摆系统维持下一个平衡状态，并以如此信号处理的方式不断进行后续循环。