[发明专利]一种三舵轮控制算法

说明书

一种三舵轮控制算法，用于控制电动遥控三轮车的车体沿着指定的路径行驶，车体的底盘形状为等边三角形，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，舵轮为行走和转向一体结构，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，向心行运动模型用于实现车体沿着直线行走，斜行运动模型用于实现车体沿着斜线行走，原地旋转模型用于调整车体的行驶角度；本发明通过改变第一舵轮、第二舵轮以及第三舵轮的行走速度和转向角度，以实现车体的全向运动，并且在车体的运动过程中，通过物理数学方程式，实现第一舵轮、第二舵轮以及第三舵轮在刚性连接下的互协互助工作。

技术领域

本发明涉及电动遥控三轮车导航技术领域，具体涉及一种三舵轮控制算法。

背景技术

随着电动设备的出现，大大减少劳动力，从以前的多人人力手推车，慢慢变成电动遥控车；控制车型从双轮差速到单舵轮到四轮差速到双舵轮到更多的动力车轮，动力从以前的人力到柴油动力到移动电源到电池。

在某些特定的场所使用的电动遥控车为三轮车型，底盘形状用的等边三角形，由于等边三角形具有稳定的性质，因此系统存在容易发生刚性拉扯导致故障的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三舵轮控制算法，通过在电动遥控三轮车的车体的底盘的每个端点位置安装一个行走和转向一体结构的舵轮，控制这三个舵轮的行走速度及转向的角度，实现车体的全向运动，并且在车体的运动过程中，通过物理数学方程式，实现这三个舵轮在刚性连接下的互协互助工作，从而解决了因系统容易发生刚性拉扯导致故障的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种三舵轮控制算法，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υ₁，所述第二舵轮的线速度定义为υ₂，所述第三舵轮的线速度定义为υ₃，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υ₁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υ₂和所述υ₃，并将所述υ₁、所述υ₂和所述υ₃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，