[发明专利]用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统

说明书

本发明涉及移动机器人控制技术领域，具体公开一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统。所述系统包括：速度采集模块，用于采集电机的当前转速作为速度反馈；电流采集模块，用于采集电机输入端的电流作为电流反馈；速度调节模块，用于根据速度指令和速度反馈生成电流指令；电流调节模块，用于根据电流指令和电流反馈调节电机当前转速；条件控制模块，用于当速度指令和速度反馈的值均为零时，按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令。本发明在机器人的电机驱动程序的电流环中加入条件控制模块，当速度指令和速度反馈的值均为零时，按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令，以实现对底盘静止时的电流调节，达到省电节能的目的。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术领域，特别涉及一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统。

背景技术

传统的机器人主要用于工业生产线上，用于代替人类完成一些简单、繁琐、重复的任务。随着机器人技术的发展，机器人开始逐渐走到人们的身边，例如出现了扫地机器人、购物机器人、大厅引导机器人、送餐机器人等。该类机器人相对于传统工业生产线上的机器人，具有一个明显的特性-移动。而且不同于无人搬运车类型的移动方式，这些机器人的移动需要适应一定的地形变化，比如上坡、下坡。目前，该类机器人移动的方式主要有两种，轮式移动和腿式移动，其中轮式移动因为较简单且负载能力强，在地形变化不大的环境，被更广泛的使用。

但是，基于速度环和电流环PID(Proportion Integration Differentiation，即比例、积分、微分)控制的轮式底盘机器人在运动过程中停止的话，根据PID自动调节的结果，电机会维持一个不为0的转矩值，相应的电流也会维持一个不为0的电流值。但实际上底盘维持停止时不需要如此大转矩值。底盘在上坡的过程中停止，这种现象将更加明显。因此，该类机器人在静止时的功耗消耗大，同时由于底盘驱动电机发热量大，导致电机使用寿命低。

基于此，有必要设计一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统，在PID控制程序的电流环中加入用于省电的电流控制算法，以实现对底盘静止时的电流调节，达到省电节能的目的。

发明内容

本发明旨在克服现有机器人在静止时的功耗消耗大，同时由于底盘驱动电机发热量大，导致电机使用寿命低的技术缺陷，提供一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统，以实现对底盘静止时的电流调节，达到省电节能的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法，该方法包括步骤：

采集电机的当前转速作为速度反馈；

采集电机输入端的电流作为电流反馈；

根据速度指令和速度反馈生成电流指令；所述速度指令为电机的目标速度；

根据电流指令和电流反馈调节电机当前转速；

当速度指令和速度反馈的值均为零时，按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令。

一些实施例中，所述当速度指令和速度反馈的值均为零时，按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤包括：

当速度指令和速度反馈的值均为零时，假设当前电流指令为n，则第m个周期调节后的电流指令为(1-α)^m*n，其中0<α<1，m≥1。

一些实施例中，当速度指令和速度反馈的值均为零时，所述按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤包括：

当速度指令和速度反馈的值均为零时，按照以下规则调节电流指令：

当底盘处于平地或上坡时，根据当前电流指令调节电流指令逐渐减小，直到电流指令削减为零；