[发明专利]一种双轮平衡车驱动防滑系统的方法

摘要

本发明提供一种双轮平衡车驱动防滑系统的方法，属于平衡车控制中的驱动防滑技术ASR。本发明是通过控制驱动轮的滑转率尽可能接近最佳滑转率SO来充分利用地面的摩擦条件，使得平衡车在摩擦系数较低的路况条件获得良好的驱动能力，并能够保障平衡状态的稳定性。本发明由于将ARS中的滑转率控制应用到双轮平衡车的牵引力控制中，并设计了相应的传感器硬件电路和电机驱动电路，实现了双轮平衡车的主动防滑控制，具有实际的应用价值。

主权项

1.一种双轮平衡车驱动防滑系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.通过光电编码器获得左右驱动轮的旋转角速度ω1、ω2，并通过加速度计和陀螺仪分别获得车身在水平前向、侧向以及垂直方向三个正交方向的加速度和自转角速度ax、ay、az、ωx、ωy、ωz；步骤2.根据旋转角速度ω₁、ω₂，车身在水平前向、侧向以及垂直方向三个正交方向的加速度和自转角速度a_x、a_y、a_z、ω_x、ω_y、ω_z通过微控制器内部的互补滤波算法得到不受车轮打滑的平衡车真实速度v_T以及车身的倾角、倾角变化率根据得到的平衡车真实速度v_T以及车身的倾角、倾角变化率再通过微控制器对平衡车的平衡状态和速度状态进行PID控制算法计算，得到控制转矩T_mk；(1)根据微控制器内部的互补滤波算法得到不受车轮打滑的平衡车真实速度vT；(2)通过光电编码器获得左右驱动轮的旋转角速度ω₁、ω₂以及式得到两侧驱动轮各自在i时刻的滑转率S_i；(3)根据(1)、(2)和计算出的平衡车各状态参数以及路面情况计算出最佳滑转率SOi，以及计算出相应的驱动轮转矩Tmi：为驱动轮的动力学方程，i＝1为左轮、i＝2为右轮，F_xi为第i个驱动轮的驱动力，由上述a_x、a_y、a_z拟合成的前向加速度与整车质量决定，J_w为驱动轮转动惯量，由驱动轮质量和半径经过均匀积分获得，m_i为分配给左右轮的整车质量，m为整车质量。步骤3.滑转率判断，确定电机输出转矩：(1).若平衡车处于非滑转状态，则微控制器控制电机输出转矩C；(2).若平衡车处于滑转状态，则微控制器控制电机输出控制转矩Tmk、Tmi中较小的转矩。