[发明专利]一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法

权利要求书

1.一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 

1)通过力学分析建立两轮智能车数学模型，采用极点配置法设计状态反馈矩阵，通过对多组期望极点进行仿真比较，进而得到能控稳定的系统状态方程； 

2)通过分析姿态检测传感器：加速度计和陀螺仪的特性，得到各自的误差模型，并采用互补滤波方法对这两种姿态检测传感器的误差模型进行融合； 

3)将经过互补滤波方法融合后的误差模型应用到步骤1)两轮智能车的系统状态方程中，从而实现对智能车系统的设计。 

2.根据权利要求1所述的一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法，其特征在于，所述步骤1)中，系统的状态方程为： 

其中，摆杆质量为M，左、右轮半径为R，摆杆与竖直方向的夹角为θ，摆杆重心到车轮轴心线的距离为L，左右两轮之间的距离为D，m＝m_L＝m_R，m_L和m_R分别为左右两轮的质量，J_W＝J_L＝J_R，J_L和J_R分别为左右两轮的转动惯量，g＝9.8牛/千克；为摆杆绕垂直于地面轴的旋转角度，摆杆绕垂直于地面轴的转动惯量为J为摆杆绕车轮轴心线的转动惯量，M_L、M_R为左、右轮电机提供的转矩；x_m为左右两轮的平均位移，x_L、x_R分别为左、右轮位移，

3.根据权利要求2所述的一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法，其特征在于，所述步骤1)中，两轮智能车的系统参数如下：m_L＝m_R＝m＝0.025kg，M＝1.5kg，R＝0.025m，D＝0.16m，L＝0.05m，J_L＝J_R＝J_W＝0.00002kg·m²，J＝0.0068kg·m²，设两轮智能车系统的状态矢量为： 则两轮智能车系统状态方程的极点配置为：p＝(-10+1.5*j -10-1.5*j -20 -30)，其中，j为虚轴坐标，由此可得系统的状态反馈矩阵为：

4.根据权利要求1、2或3所述的一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，加速度计的输出模型简化为：θ_o＝θ_r+θ_n，其中θ_o为输出角度，θ_r为实际角度，θ_n为高斯白噪声，考虑加速度计的检测误差，将θ_o作为角度反馈量。 

5.根据权利要求1、2或3所述的一种姿态检测误差的两轮智能车设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，陀螺仪的输出模型简化为：ω_o＝ω_r+N，其中ω_o为输出角速度，ω_r为实际角速度，N表示漂移误差，为常数，考虑陀螺仪的漂移误差，对测得的角速度ω_o进行积分作为角度反馈量。