[发明专利]自主平衡行驶自行车机械动力系统及其多刚体动力学模型

摘要

本发明涉及一种自主平衡行驶自行车机械动力系统及其多刚体动力学模型，该机械动力系统包括：机械系统、电气控制系统，机械系统包括车体、后轮、前叉和前轮；电气控制系统包括工控机、直流电源和电子陀螺仪，前叉与车体连接处设有前叉尾迹调整装置，后轮设有伺服驱动电机，前轮设有方向调整伺服驱动电机，分别与通过总线与工控机连接；采用Kane法建立了自主平衡行驶自行车的多刚体动力学模型。本发明的有益效果是：为自主平衡行驶自行车的结构、参数优化和控制系统设计提供了可靠的理论依据；依靠多刚体动力学模型建立了自主平衡行驶自行车状态空间模型，基于速度函数的串级最优控制算法实现自行车自主平衡行驶。

主权项

1.一种自主平衡行驶自行车机械动力系统，包括：机械系统、电气控制系统，所述机械系统包括车体、后轮、前叉和前轮，所述车体下部设有控制箱；所述电气控制系统包括工控机、直流电源，所述工控机设置在控制箱内，其特征在于：还包括前叉与车体连接处设有前叉尾迹调整装置和用于车身倾角检测的电子陀螺仪，所述电子陀螺仪设置在控制箱内通过串口与工控机连接；后轮设有行驶驱动的直流后轮伺服电机和后轮驱动装置，前轮设有方向调整的前叉伺服电机和前轮驱动装置，后轮驱动伺服电机驱动器、前叉驱动伺服电机驱动器与通过总线与工控机连接；所述电子陀螺仪用于将检测的车体倾角信息反馈到工控机，所述前叉伺服驱动电机通过伺服驱动器将前叉转角θ信息反馈到工控机，所述工控机将接收的信息经运算得到控制信号，并通过运动控制器输出到后轮、前叉伺服电机驱动器改变自主平衡行驶自行车的车速和方向。