[发明专利]一种基于模糊控制的平衡车自动避障方法

摘要

一种基于模糊控制的平衡车自动避障方法，首先，考虑平衡自问世以来，在人们的日常生活中不断普及，同时也暴露出了一些安全隐患；对于平衡车初次使用者，需具有一定的控制要求，否则容易产生安全问题；其次，对于一般使用者，由于使用平衡车的环境较为复杂，在遇到某些紧急情况下，极易与前方障碍物或行人发生碰撞；为此，提出一种利用模糊控制算法，通过超声波测距原理测量平衡车与前方障碍物或行人的距离，能够控制行驶安全距离、快速平稳的做出避障反应的平衡车自动避障方法。本发明提供一种安全、便捷的基于模糊控制的自动避障方法。

主权项

1.一种基于模糊控制的平衡车自动避障方法，其特征在于，所述避障方法包括以下步骤：1)由超声波传感器发射超声波信号，通过控制处理器执行定时中断子程序，以每800ms的时间间隔，利用驱动超声波传感器发出40KHz的超声波脉冲，同时开启定时器T0；2)通过超声波传感器采集超声波反射信号，当采检测到超声波反射信号时，关闭定时器T0，将超声波采集信号输出接到控制处理器的外部中断，产生一个中断请求，执行步骤3)；3)根据步骤1)和步骤2)，利用定时器的计数功能记录超声波发射到接收反射波的时间，通过控制处理器计算得到平衡车与前方障碍物的距离，超声波测距公式如下：S＝(t0*vs)/2                        (1)式(1)中，S为平衡车与障碍物或行人距离，t0为定时器T0计数时间，vs为声音在空气中传播的速度；4)在平衡车左前方和右前方各安装三个超声波传感器，左边三个超声波传感器为左组，右边三个超声波传感器为右组，为了防止外界环境对测距的影响，每次读入左组超声波测得的距离信号时，选择其中最小的一个数值作为左边的输入，左边的数值用L表示，右边同理，右边的数值用R表示；5)设距离信号的模糊语言集合如下：{近，中，远}设定距离模糊语言变量，记作如下：ND＝近MD＝中LD＝远6)模糊控制器的输出为平衡车转向或前进信号，输出的模糊语言集合如下：{右转，稍微右转，前进，停止，稍微左转，左转}设定运动控制语言变量，记作如下：TR＝右转TRL＝稍微右转GA＝前进ST＝停止TLL＝稍微左转TL＝左转7)用IF A THEN B形式表示控制规则，规则R1写为：IF DR＝ND AND DL＝ND THEN U＝TRL         (2)式(2)中DR为平衡车右侧与障碍物或行人的距离，DL为平衡车左侧与障碍物或行人的距离，U为输出；系统总的控制规则R采用并的方法求出，即模糊关系表示如下：式(3)、式(4)和式(5)中i为规则序号，×表示两个集合的直积，o表示两个集合的合成关系，由检测得到右侧距离变量ΔDR和左侧距离变量ΔDL得到输出如下：U’＝(ΔDR×ΔDL)ToR                 (6)用式(4)计算R或用式(5)计算U’都非常复杂，这里先把规则计算出来列成表，应用时查表即可；8)根据步骤4)，将模糊控制算法的输出作为驱动控制电路的输入信号，经过控制电路同步输出二路模拟量，分别为转角控制量Va和速度控制量Vv，送给电机；其中转角控制电路以电压Va实时控制平衡车的转向角，速度控制电路以电压Vv实时控制平衡车的运动速度。