[发明专利]控制参数调整方法、装置及双轮自平衡机器人

说明书

本发明公开了一种控制参数调整方法、装置及双轮自平衡机器人，该方法包括：监测双轮自平衡机器人在直行方向上晃动的晃动幅度；监测双轮自平衡机器人相对竖直方向摆动的摆动角度；监测双轮自平衡机器人相对竖直方向摆动的摆动频率；根据PD控制器的比例系数与晃动幅度的绝对值和摆动角度的绝对值成正相关、及与摆动频率成负相关的关系，调整比例系数；根据PD控制器的微分时间与晃动幅度的绝对值和摆动角度的绝对值成正相关、及与摆动频率成负相关的关系，调整微分时间。

技术领域

本发明涉及双轮自平衡机器人技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于双轮自平衡机器人的控制参数调整方法、一种用于双轮自平衡机器人的控制参数调整装置、及一种双轮自平衡机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，双轮自平衡机器人凭借结构简单、活动灵活等优点得到国内外机器人领域的重视。双轮自平衡机器人作为一种特殊的倒立摆式轮式机器人，具有非完整、非线性、欠驱动和不稳定性等特点，因此，采用恰当的平衡控制策略是双轮机器人保持平衡的关键。

现有的双轮自平衡机器人通常采用控制参数固定的PID控制策略，该种控制策略的抗干扰性较差。另外，目前也有一些将PID模糊控制、神经网络控制等应用在双轮自平衡机器人上的研究，应用这类智能控制方案虽然能够提高双轮自平衡机器人的抗干扰能力，但由于其计算量比较大，因此，存在响应速度慢、对硬件配置要求高进而导致成本上升的问题。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种用于双轮自平衡机器人的PD控制参数调整的新的技术方案，以较为简单的方式实现PD控制参数的在线调整。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于双轮自平衡机器人的控制参数调整方法，其包括：

监测所述双轮自平衡机器人在直行方向上晃动的晃动幅度；

监测所述双轮自平衡机器人相对竖直方向摆动的摆动角度；

监测所述双轮自平衡机器人相对竖直方向摆动的摆动频率；

根据PD控制器的比例系数与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，调整所述比例系数；

根据所述PD控制器的微分时间与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，调整所述微分时间。

可选的是，所述根据PD控制器的比例系数与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，调整所述比例系数包括：

获取所述比例系数的预设初始值；

根据PD控制器的比例系数与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，确定所述比例系数的修正量；

调整所述比例系数等于所述比例系数的预设初始值与所述比例系数的修正量之和。

可选的是，所述根据所述PD控制器的微分时间与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，调整所述微分时间包括：

获取所述微分时间的预设初始值；

根据PD控制器的微分时间与所述晃动幅度的绝对值和所述摆动角度的绝对值成正相关、及与所述摆动频率成负相关的关系，确定所述微分时间的修正量；

调整所述微分时间等于所述微分时间的预设初始值与所述微分时间的修正量之和。

可选的是，所述监测所述双轮自平衡机器人在直行方向上晃动的晃动幅度包括：

获取光电编码器输出的脉冲，其中，所述光电编码器安装在所述双轮自平衡机器人的电机输出轴上；