[发明专利]一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车及其竞争与合作的控制方法

权利要求书

1.一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车，包括自行车、传感器模块，其特征在于，该自行车还包括车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块；

所述传感器模块用于测量自行车变量，所述自行车变量包括自行车车把偏转角度α、自行车车体偏转角度β、自行车后轮转动角度φ；

所述车把控制模块位于自行车车把，通过重心调节机构调节车把的重心，实现车把偏转角度α的调节；

所述车体中部控制模块位于自行车车体中部，通过重心调节机构调节车体中部的重心；

所述车体后部控制模块位于自行车后部，通过重心调节机构调节车体后部的重心，通过旋转轮机构进行自行车后部的平衡控制和后轮旋转控制；通过后轮旋转控制实现自行车后轮转动角度φ的调节；

所述车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块各自的重心调节机构和车体后部控制模块的平衡控制，共同实现自行车车体偏转角度β的调节；

所述自平衡无人驾驶自行车在工作状态下需要由分别分布在三处的车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块三个模块相互配合和调节，以实现该自行车的自平衡；

选取自行车变量和车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块的控制变量作为关键变量；在用户进行自行车骑行时，车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块实时给出随机控制，通过自行车状态变化实际与预期是否相同来进行控制规则的筛选，如此重复进行控制器参数的实时学习，实现无人驾驶自行车的平衡控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车，其特征在于，所述车把控制模块的重心调节机构为横向放置于车把上的滑杆机构，车把控制模块通过调节车把滑杆机构的滑块位置进行车把重心的调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车，其特征在于，所述车体中部控制模块的重心调节机构为偏心轮，车体中部控制模块通过调节偏心轮旋转角度进行车体中部重心的调节。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车，其特征在于，所述车体后部控制模块的重心调节机构为偏心轮，车体后部控制模块通过调节偏心轮旋转角度进行车体后部重心的调节。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车，其特征在于，所述车体后部控制模块的旋转轮机构为互相垂直的两个旋转轮：水平旋转轮、竖直旋转轮，竖直旋转轮与水平旋转轮相切，且与自行车后轮平行；车体后部控制模块通过调节两个旋转轮的转速进行自行车后部的平衡控制和后轮旋转控制。

6.一种基于智能演化的自平衡无人驾驶自行车的竞争与合作的控制方法，其特征在于，该方法包括平衡控制部分和无人驾驶控制部分；

所述平衡控制部分的实现方法包括以下步骤：

1）关键变量选取：选取可控可观的关键变量，包括自行车各变量和车把控制模块、车体中部控制模块、车体后部控制模块的控制变量；

2）基于竞争与合作的实时学习及控制器的建立：在用户进行自行车骑行时，通过控制器给自行车一个随机的控制，不考虑人对自行车控制来预测控制器变量变化应该带来的自行车各变量变化方向，若自行车实际控制结果与预测相反，则优化掉该种控制方法，若自行车实际控制结果与预测相同，则保留该种控制方法，建立当前自行车变量与控制变量变化的对应关系，在多种自行车状态下基于竞争与合作的原则进行控制器参数的实时学习；

3）实现自平衡：将实时学习得到的控制器参数分别输入实际的车把控制模块、车体中部控制模块和车体后部控制模块，并进行微调，建立自行车的三个控制器，从而实现自行车的自平衡；

所述无人驾驶控制部分的实现方法：根据目标运动状态，选择期望的自行车变量，实现自行车的无人驾驶控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述控制方法分多种路况、地形情况收敛到各自的控制方案。