[发明专利]基于人机交互的两轮自平衡车主动跟随复合控制方法

摘要

本发明涉及一种基于人机交互的两轮自平衡车主动跟随复合控制方法，包括转向控制、前行控制和车身平衡控制三部分。所述转向控制，采用直接自适应模糊控制器使两轮自平衡车的前进方向始终与其当前位置和人位置的连线重合。所述前行控制部分，通过阻抗控制建立人机交互力和两轮自平衡车与人之间距离偏差的关系，进而求得前行控制力矩，使两轮自平衡车与人之间保持恰当的距离。所述车身平衡控制部分，通过监督控制器将车身倾角控制在给定范围内，保持车辆稳定。

主权项

1.基于人机交互的两轮自平衡车主动跟随复合控制方法，其特征在于，包括转向控制部分、前行控制部分和车身平衡控制部分；所述转向控制部分，具体为：根据两轮自平衡车和人在大地坐标系中的位置坐标(x,y)、(x_h,y_h)确定参考转向角其中，为两轮自平衡车与人的连线和大地坐标系水平轴正方向的夹角，x_h和y_h满足v_h为人的前进速度，为人的前进方向与大地坐标系水平轴正方向的夹角；实时计算传感器测得的转向角转向角速度与相应参考转向角参考转向角速度的偏差，然后采用直接自适应模糊控制器计算转向控制扭矩τ_ω，使两轮自平衡车的前进方向始终与其当前位置和人位置的连线重合；所述前行控制部分，具体为：假设以人为中心，在人周围存在一个半径为R的社会区域，人与两轮自平衡车之间的人机交互作用通过此区域内存在的斥力f_r(t)实现；然后，通过阻抗控制建立交互力f_r(t)和两轮自平衡车与人之间距离偏差的关系，进而求得前行控制力矩τ_v1，使两轮自平衡车与人之间保持合适的距离；其中，为两轮自平衡车与人之间的距离；所述车身平衡控制部分，具体为：设计监督控制器计算车身平衡控制力矩τv2＝uf+ρus，将车身倾角θ控制在给定范围内，即|θ|＜δ；其中，δ为给定车身倾角范围的界值，当|θ|＜δ时，ρ＝0；当|θ|≥δ时，ρ＝1，uf为常规控制项，us为监督控制项。