[发明专利]一种两轮平衡车的适应控制方法和系统

说明书

技术领域

     本发明涉及一种适应控制方法，具体地说是一种两轮平衡车的适应控制方法和系统。 

背景技术

    两轮平衡车的不稳定性决定了平衡车的使用场合并不能非常广泛，而作为一种代步工具，它又有适应各种场合的需求。比如在较为崎岖的路面上，如果使用两轮平衡车在此路面上行驶，那么随时都有可能由于过大的扰动使得两轮平衡车失去平衡控制，导致人摔车。此时如果要求人提着车走过这种路那么又非常地费力，会给人带来较大的负担。类似这样的情况还有，当平衡车的电池电量较低时，但是此时离目的地还有一段距离，如果骑着车行驶可能在半途没电，这个时候就面临着提车的困扰了。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种两轮平衡车的适应控制方法和系统，使车子能够以较大范围的角度启动，适应各种路面情况，提升整体性能。 

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种两轮平衡的适应控制方法，包括以下步骤： 

S1,检测助力模式是否启动；

S2,若助力模式启动，开启平衡控制模式，使电机不能满负荷输出；

S3,将输出的电机控制量acc作为电机的给定加速度输入，对电机进行控制；

S4，实时判断是否发生控制模式切换，若有，则从助力模式直接切换到其他模式。

所述步骤S1中，检测助力模式是否启动时，以平衡车所处的角度 绝对值为判断基准，当平衡车所处的角度绝对值小于等于预设阈值时才能启动助力模式，平衡车处于直立状态时角度为0度，平衡车向前倾斜或者向后倾斜形成的夹角为角度。 

所述方法还包括步骤S5，实时判断平衡车是否发生错误事件，若有，则控制电机停止输出。 

步骤S5中，判断平衡车是否发生错误事件时，若电机输出PWM在时间T内均保持满幅，则判断该平衡车发生了错误事件。 

另一方面，本发明还提供了一种两轮平衡车的适应控制系统，所述控制系统包括检测单元，用于检测助力模式是否启动；启动单元，用于启动助力模式；控制单元，用于控制电机的输出；判断单元，用于判断平衡车是否发生控制模式的切换。 

所述系统还包括角度计算单元，用于计算平衡车所处位置对应的角度。 

本发明让平衡车根据条件自动进入助力控制模式，使平衡车能够适应各种路面情况，使平衡车能够在一定的角度下启动，并且支持较大范围的角度启动。 

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面对本发明作进一步的描述。 

本发明揭示了一种两轮平衡车的适应控制方法，包括以下步骤： 

S1,检测助力模式是否启动。以平衡车所处的角度绝对值为判断基准，当平衡车所处的角度绝对值小于等于预设阈值时才能启动助力模式，即当平衡车所处的角度大于预设阈值时无法启动助力模式，平衡车处于直立状态时角度为0度，即该直立状态为平衡位置，平衡车向前倾斜或者向后倾斜形成的夹角为角度。可定义为平衡车向前倾斜时与平衡车直立状态时形成的夹角为正，平衡车向后倾斜时与平衡车直立状态时形成的夹角为负，不管是向前倾斜或者向后倾斜形成的夹角，只要该夹角的绝对值小于等于预设阈值，此状态下都能够启动助力模式。通常情况下可将预设阈值设为15度或者其他角度，用户可以根据自己的身高或者所处的环境选择平衡车的助力角度。有效保证平衡车启动助力模式时，平衡车的角度偏离平衡位置特别大而造成刮底盘等现象。

S2,若助力模式启动，开启平衡控制模式，使电机不能满负荷输出。在启动了助力模式的情况下，限制电机的输出，对电机的电流和转速进行限制，防止平衡车在助力模式下出现速度过快的情况，提高安全性。此外，由于平衡车助力模式采取的平衡控制策略是自适应PD控制，通过对角度闭环控制，实现其不同姿态的平衡控制，助力模式启动后，平衡车所处的角度可以调整，并且能够实现精确控制，满足用户的各种需求。 

S3,将输出的电机控制量acc作为电机的给定加速度输入，对电机进行控制。在步骤S2中，助力模式启动后，平衡车受到控制输出新的电机控制量acc，通过采用PI控制的方法，保证电机输出准确的加速度信号控制平衡车，达到平衡车助力的要求。 

S4，实时判断是否发生控制模式切换，若有，则从助力模式直接切换到其他模式。当平衡车在助力模式下，若平衡车接收到其他模式的切换请求，则直接从助力模式切换到其他模式，比如当检测到有人试图将脚踏在平衡车的踏板上进行骑行时，允许其从助力模式直接转变为载人模式；或者有人试图通过遥控器退出助力模式时，允许其操作。 

所述方法还包括步骤S5，实时判断平衡车是否发生错误事件，若有，则控制电机停止输出。错误事件，是指平衡车失去平衡时电机依然高速运转的情况。在判断平衡车是否发生错误事件时，若电机输出PWM脉冲宽调制在时间T内均保持满幅，则判断该平衡车发生了错误事件，该时间T可以自行定义。一旦平衡车发生了错误事件，则控制电机停止运行，防止伤害到用户，提高平衡车的安全性。