一种双轮平衡车的控制方法、系统及设备

本申请涉及平衡车控制，特别是涉及一种双轮平衡车的控制方法、系统及设备。

背景技术：

1、目前，双轮平衡车相较于传统的四轮平衡车，有着可控性高、环境适应能力强、体积小等优点。它可以在复杂的地形上灵活穿梭，代替人类深入危险的场所进行勘察，同时，它也可以作为控制领域的实验载体，进行多种算法的开发和测试。

2、基于此，如何对双轮平衡车进行有效控制，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本说明书实施例提供一种双轮平衡车的控制方法、系统及设备，以有效控制双轮平衡车。

2、为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

3、本说明书实施例提供的一种双轮平衡车的控制方法，包括：

4、获取双轮平衡车上一时刻的倾斜角度；

5、确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器；

6、根据所述双轮平衡车上一时刻的倾斜角度，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形；

7、根据所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形对所述双轮平衡车进行控制。

8、可选地，所述确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器，具体包括：

9、确定无模型自适应控制器的自适应因子，得到包含自适应因子的无模型自适应控制器；

10、利用二阶跟踪微分器对所述包含自适应因子的无模型自适应控制器进行改进，得到基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器。

11、可选地，所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器针对被控对象采用了史密斯预估控制的策略；所述被控对象包括所述双轮平衡车。

12、可选地，所述利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形，具体包括：

13、根据所述双轮平衡车上一时刻的倾斜角度，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车的电机的第一pwm波形；

14、根据所述双轮平衡车上一时刻的电机的转速，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车的电机的第二pwm波形；

15、对所述第一pwm波形和所述第二pwm波形进行加权，得到所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形。

16、可选地，所述自适应因子取值0.05。

17、可选地，所述倾斜角度包括所述双轮平衡车与所述双轮平衡车所在平面的水平线之间的夹角或者所述双轮平衡车与所述双轮平衡车所在平面的垂直线之间的夹角。

18、本说明书实施例提供的一种双轮平衡车的控制系统，包括：

19、倾斜角度获取模块，用于获取双轮平衡车上一时刻的倾斜角度；

20、控制器确定模块，用于确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器；

21、pwm波形计算模块，用于根据所述双轮平衡车上一时刻的倾斜角度，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形；

22、双轮平衡车控制模块，用于根据所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形对所述双轮平衡车进行控制。

23、可选地，所述控制器确定模块，具体包括：

24、自适应因子确定单元，用于确定无模型自适应控制器的自适应因子，得到包含自适应因子的无模型自适应控制器；

25、改进单元，用于利用二阶跟踪微分器对所述包含自适应因子的无模型自适应控制器进行改进，得到基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器。

26、可选地，所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器针对被控对象采用了史密斯预估控制的策略；所述被控对象包括所述双轮平衡车。

27、本说明书实施例提供的一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述所述双轮平衡车的控制方法方法的步骤。

28、本说明书一个实施例实现了能够达到以下有益效果：

29、本说明书实施例公开了一种双轮平衡车的控制方法，包括：获取双轮平衡车上一时刻的倾斜角度；确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器；根据所述双轮平衡车上一时刻的倾斜角度，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形；根据所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形对所述双轮平衡车进行控制。本说明书实施例通过利用基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形，进而根据双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形对双轮平衡车进行控制，提高了双轮平衡车的控制有效性。

技术特征：

1.一种双轮平衡车的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器，具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器针对被控对象采用了史密斯预估控制的策略；所述被控对象包括所述双轮平衡车。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的pwm波形，具体包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自适应因子取值0.05。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述倾斜角度包括所述双轮平衡车与所述双轮平衡车所在平面的水平线之间的夹角或者所述双轮平衡车与所述双轮平衡车所在平面的垂直线之间的夹角。

7.一种双轮平衡车的控制系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器确定模块，具体包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器针对被控对象采用了史密斯预估控制的策略；所述被控对象包括所述双轮平衡车。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本说明书实施例公开了一种双轮平衡车的控制方法、系统及设备，属于平衡车控制技术领域，方案包括：获取双轮平衡车上一时刻的倾斜角度；确定基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器；根据所述双轮平衡车上一时刻的倾斜角度，利用所述基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算所述双轮平衡车当前时刻的电机的PWM波形；根据所述双轮平衡车当前时刻的电机的PWM波形对所述双轮平衡车进行控制。本说明书实施例通过利用基于二阶跟踪微分器改进的无模型自适应控制器计算双轮平衡车当前时刻的电机的PWM波形，进而根据双轮平衡车当前时刻的电机的PWM波形对双轮平衡车进行控制，提高了双轮平衡车的控制有效性。

技术研发人员：刘世达,燕宇豪,吉鸿海,王力,范玲玲
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16