[发明专利]一种无轮距车辆控制系统和控制方法

摘要

本发明提供一种无轮距车辆控制系统和控制方法，使用角动量装置进行姿态控制，同时至少利用重力力矩对角动量装置进行卸载，使得在控制系统供电存在的前提下，无轮距车辆不依靠辅助支撑也可以无限长时间地保持静止或者低速行驶状态。通过角动量管理，避免了角动量装置的角动量饱和问题，增强了无轮距车辆抵抗外部干扰力矩的能力，提高了无轮距车辆转弯机动能力，并极大降低了对于姿态敏感器的精度要求。在一个实施方式中通过倾斜整车实现对重力力矩的利用，在另一个实施方式中通过调节装置直接调节整车的重心实现对重力力矩的利用。无轮距车辆可以是两轮汽车、两轮摩托车、单轨火车、独轮车等。典型的角动量装置为控制力矩陀螺。

主权项

1.一种无轮距车辆控制系统，包括车体、车轮、角动量装置、运动状态敏感单元、控制器，所述车轮为单个或者沿直线排列的多个，所述角动量装置能够吸收或者释放角动量，并输出力矩，所述运动状态敏感单元能够测量车辆的部分或全部运动状态，所述车轮、角动量装置、运动状态敏感单元、控制器与所述车体联接，其特征在于：所述控制器参考运动状态敏感单元提供的车辆运动状态信息，通过控制角动量装置而产生力矩控制车体姿态；所述控制器根据角动量装置的实际角动量与平衡状态角动量之差，控制整车重心，使整车重心与车轮接地点连线所组成的平面处于特定的姿态，从而至少利用重力产生的力矩改变整车沿车轮接地点连线方向上的角动量，减小角动量装置的实际角动量与平衡状态角动量之差；其中，所述整车包括所述车体、车轮、角动量装置、控制器，以及全部车载装置、车上全部人员、动物和其他一切物品；所述平衡状态角动量是在角动量装置正常工作范围内选取的一个角动量；所述车轮接地点是车轮与地面的接触点；对于只有单个车轮的车辆，所述车轮接地点连线方向定义为车轮前进方向。