[发明专利]使用控制力矩陀螺仪和线控驱动转向系统来平衡两轮车的集成控制方法

说明书

转向用于增强基于CMG的两轮车(例如，自行车、电动自行车(ebike)、踏板车、电动踏板车、轻便摩托车或摩托车)的平衡控制。一种控制结构使具有同时或交替的机电姿态控制系统的两轮车能够在静止时或在机电命令动态地驱动时自主地平衡。

相关申请的交叉引用

本专利合作条约(PCT)专利申请要求于2018年3月7日提交的题为“使用控制力矩陀螺仪和线控驱动转向系统来平衡两轮车的集成控制方法”的临时专利申请第62/639942号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及基于控制力矩陀螺仪(CMG)的两轮车平衡控制。

背景技术

本发明的实施例涉及基于控制力矩陀螺仪(CMG)的两轮车平衡控制，如2018年9月17日提交的美国专利申请16/085975中所描述，美国专利申请16/085975要求于2017年3月17日提交的题为“两轮自平衡车的控制”的PCT申请PCT/US17/23025的优先权，PCT申请PCT/US17/23025要求于2016年3月17日提交的美国临时专利申请第62/309893号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。先前，基于CMG的两轮平衡控制使用一个或多个CMG来提供围绕平行于车轮地面接触线的轴的扭矩作为唯一的控制感应平衡扭矩。

附图说明

图1是根据实施例的两轮自平衡车的控制框图。

图2是速度为25英里/小时(MPH)的两轮车的滚转扭矩分量的图示。

图3是在两轮车运行中前轮速率和CMG万向节速率的图示。

图4是根据实施例的两轮车的CMG万向节速率和转向导数的图示。

图5是根据实施例的用于控制两轮车的具有转向补偿的CMG万向节速率的图示。

图6A和图6B是根据实施例的在补偿之前和之后的CMG万向节角度偏移的图示。

图7是用于两轮自平衡车的控制系统的部件的图示。

图8图示出了本发明的实施例。

图9A图示出了本发明的实施例的方面。

图9B图示出了本发明的实施例的方面。

图10图示出了根据本发明的实施例的5条90度曲线的仿真集合。

图11示出了根据本发明的实施例作为时间函数的速度的曲线图。

图12示出了基于图4中所图示的作为时间的函数的速度的曲线图得出的滚转角。

图13图示出了根据本发明的实施例的在进入和退出转弯时为两轮车提供平衡扭矩的CMG的移动的万向节速率。

图14图示出了根据本发明的实施例的通过偏置角度传感器使存储的角动量(H)为零。

图15是根据本发明的实施例的转向角、驾驶者输入和控制微调的图。

图16是根据本发明的实施例的产生与万向节速率成比例的扭矩的控制力矩陀螺仪的图。

具体实施方式

本发明的实施例描述了用于控制两轮自平衡车的方法、装置和系统。在以下的描述中，阐述了多个具体细节以提供对实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，在本文中描述的技术可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、部件、材料等来实施。在其他实例中，公知的结构、材料或操作未被示出或详细地描述，以避免混淆某些方面。