[发明专利]一种三舵轮控制算法

权利要求书

1.一种三舵轮控制算法，其特征在于，用于控制电动遥控三轮车的车体沿着指定的路径行驶，所述车体的底盘形状为等边三角形，所述等边三角形的每个端点位置安装一个舵轮，分别为第一舵轮、第二舵轮以及第三舵轮，所述舵轮为行走和转向一体结构，所述控制算法通过改变所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮的行走速度和转向角度，以实现所述车体的全向运动，并且在所述车体的运动过程中，通过物理数学方程式，实现所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮在刚性连接下的互协互助工作；

所述控制算法包括向心行运动模型、斜行运动模型以及原地旋转模型，所述向心行运动模型用于实现所述车体沿着直线行走，所述斜行运动模型用于实现所述车体沿着斜线行走，所述原地旋转模型用于调整所述车体的行驶角度；

所述车体的角速度定义为ω，所述第一舵轮的线速度定义为v₁，所述第二舵轮的线速度定义为v₂，所述第三舵轮的线速度定义为v₃，所述第一舵轮的角速度定义为ω₁，所述第二舵轮的线速度定义为ω₂，所述第三舵轮的线速度定义为ω₃，所述第一舵轮的角度定义为α，所述第二舵轮的角度定义为β，所述第三舵轮的角度定义为γ，所述等边三角形的边长定义为L，所述等边三角形的中心的运动半径定义为R，所述第一舵轮的运动半径定义为R′；

所述向心行运动模型包括三轮车模式和双轮差速模式，所述三轮车模式用于控制所述第一舵轮，所述双轮差速模式用于控制所述第二舵轮和所述第三舵轮，所述向心行运动模型以给定的所述v₁和所述α为标准，通过所述三轮车模式和所述双轮差速模式，计算得出所述v₂和所述v₃，并将所述v₁、所述v₂和所述v₃的值发送至所述第二舵轮和所述第三舵轮相对应的控制器，从而实现所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮的协调工作；

所述斜行运动模型包括公式2.1、公式2.2以及公式2.3，如下：

公式2.1：ω＝0，

公式2.2：v1＝v2＝v3，

公式2.3：α＝β＝γ，

从公式2.1、公式2.2以及公式2.3可知，只要设定所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮的线速度和角速度相同，即可实现所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮的协同工作；

所述原地旋转模型包括公式3.1、公式3.2、公式3.3、公式3.4、公式3.5、公式3.6以及公式3.7，所述原地旋转模型以所述等边三角形的中点为控制点，原地旋转运动无X轴方向的速度，并且所述控制点保持不变，所述第一舵轮、所述第二舵轮以及所述第三舵轮的角度与所述控制点连线成π/2，根据物理数学方程式，可得：

公式3.1：v＝v1×cosα＝0，

公式3.2：

公式3.3：ω＝ω1＝ω2＝ω3，

公式3.4：

公式3.5：

公式3.6：v2＝-v1，

公式3.7：v3＝v1。

2.根据权利要求1所述的一种三舵轮控制算法，其特征在于，所述三轮车模式包括公式101、公式102、公式103、公式104、公式105、公式106、以及公式107，如下：

公式101：

公式102：

公式103：

公式104：

公式104：

公式105：

公式106：

3.根据权利要求2所述的一种三舵轮控制算法，其特征在于，所述双轮差速模式包括公式111、公式112、公式113、公式114以及公式115，如下：

公式111：

公式112：

公式113：

公式114：

公式115：