[发明专利]一种平衡车系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种平衡车系统及其控制方法，根据平衡车系统的姿态信号的差分方程模型和漂移误差模型，建立扩展卡尔曼滤波的状态方程以及永磁直线电机的数学模型；利用二阶动态Terminal滑膜对永磁同步电机进行驱动；运用粒子群算法对双电机系统中跟踪控制器，同步控制器、消隙控制器参数以及切换函数同时优化。本发明实现了对平衡车在传感器采集的信号存在较大的噪声和零位漂移误差；鲁棒性差；有刷电机的结构复杂、故障多、维护工作量大、寿命短、换向火花易产生电磁干扰，以及在平衡车运行过程中出现抖动、偏差过大、安全性低等问题的解决。

主权项

1.一种平衡车系统，其特征在于，包括控制部分、传感器部分、人机交互部分、供电部分、主电路部分和上位机部分；控制部分采用微控制器，分别与传感器部分、人机交互部分、供电部分和主电路部分连接；上位机部分与人机交互部分连接，人机交互部分由供电部分提供电能；传感器部分包括用于采集车身偏移的角速度的陀螺仪，用于采集车的加速度的加速度计，用于采集实际速度的速度传感器，用于采集操纵杆的方向角的转角传感器，用于检测路况的红外传感器，用于采集逆变器相关数据的电压和电流传感器；人机交互部分包括用于显示车速信息、电量信息、电池温度信息及系统运行状态反馈的LCD显示屏，用于传输数据到手机APP和向控制器发送指令的无线蓝牙；用于和PC通讯的上位机通讯模块，用于电源开关控制，模式选择，信息查询的按键，以及用于提示车辆报警信息的LED灯和蜂鸣器；供电部分包括用于电池充电和系统各部分的供电的充电模块和蓄电池；主电路部分包括两台永磁同步电机以及能够驱动两台永磁同步电机的三相逆变器，用于实现电机的独立控制和协同运行；上位机部分包括用于通过无线蓝牙进行信息传输和传送指令手机和通过串口通信的PC端。