兩輪車中的陀螺儀穩(wěn)定的制作方法
【專利摘要】在本發(fā)明的實(shí)施方式中，車輛穩(wěn)定控制單元可確定連接至車架的一個(gè)或多個(gè)陀螺儀為了穩(wěn)定所述車架要施加的控制力矩值。用于一個(gè)或多個(gè)陀螺儀的慣性輪進(jìn)行旋進(jìn)的輸入軸的數(shù)目可被增加，以便產(chǎn)生所確定的控制力矩值。在一些實(shí)施方式中，所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀還聯(lián)接至轉(zhuǎn)盤，增大用于所述慣性輪的輸入軸的數(shù)目包括旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)盤。此外，在一些實(shí)施方式中，所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀包括至少兩個(gè)直排聯(lián)接至所述車架的陀螺儀(例如，相對(duì)于前輪和后輪縱向地對(duì)齊，以相對(duì)于彼此在相反的方向上旋轉(zhuǎn)和旋進(jìn))。
【專利說(shuō)明】?jī)奢嗆囍械耐勇輧x穩(wěn)定
[0001] 優(yōu)先權(quán)聲明
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年2月27日遞交的臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/603, 885和2012年2月27 日遞交的臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/603, 886的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施方式總體涉及交通車輛，特別是涉及車輛穩(wěn)定系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004] 利用控制力矩陀螺儀（CMG)，通過(guò)交換角動(dòng)量，轉(zhuǎn)矩可在對(duì)象（例如，車體或結(jié)構(gòu)） 內(nèi)生成且施加到該對(duì)象上。CMG可被定義為從在給定速度下旋轉(zhuǎn)的慣性輪交換角動(dòng)量的方 法，通過(guò)關(guān)于垂直于旋轉(zhuǎn)慣性輪的軸樞轉(zhuǎn)或吊掛（gimballing)慣性輪，角動(dòng)量被轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn) 矩，然后通過(guò)將CMG系統(tǒng)剛性安裝在感興趣的對(duì)象的結(jié)構(gòu)上，將角動(dòng)量施加于感興趣的對(duì) 象。CMG的輸出轉(zhuǎn)矩典型地通過(guò)陀螺儀旋進(jìn)而正交于慣性輪軸和萬(wàn)向架軸而定向，如果CMG 的慣性輪是正交的，則不生成有效轉(zhuǎn)矩。
[0005] 在陀螺儀裝置中，慣性輪通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)接合部，慣性輪連接至該驅(qū)動(dòng)軸。 陀螺儀轉(zhuǎn)矩將傾向于使慣性輪關(guān)于中心位置以兩個(gè)自由度振動(dòng)，其中，慣性輪軸與驅(qū)動(dòng)軸 的軸對(duì)齊。在制造慣性輪期間，缺陷限制了所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的精確性。在目前的解決方案中， 為了使陀螺儀裝置產(chǎn)生精確的轉(zhuǎn)矩水平，慣性輪必須被加工成即使有任何缺陷的話，也有 很少的缺陷，這顯著地推進(jìn)產(chǎn)生這樣的慣性輪的勞動(dòng)力和成本量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 參照以下附圖，對(duì)本發(fā)明的非限制性的且非窮盡的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，其中，在 各視圖中相似的附圖標(biāo)記指代相似的部件，除非另有說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，以下附圖可以不 按比例繪制。
[0007] 圖1至圖IB為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的陀螺儀穩(wěn)定單元的說(shuō)明。
[0008] 圖2A和圖2B為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的多軸旋轉(zhuǎn)陀螺儀和外罩的說(shuō)明。
[0009] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用于控制一個(gè)或多個(gè)多軸旋轉(zhuǎn)陀螺儀的控制 系統(tǒng)的說(shuō)明。
[0010] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)控制器的計(jì)算裝置的說(shuō)明。
[0011] 圖5示出包含本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的直排兩輪車。
[0012] 圖6A至圖6E示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的利用控制力矩陀螺儀單元的兩輪 車。
[0013] 圖7A至圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用于陀螺儀穩(wěn)定單元的慣性輪。
[0014] 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的包括慣性輪的陀螺儀穩(wěn)定單元。
[0015] 接著是對(duì)某些細(xì)節(jié)和實(shí)施的描述，包括可以示出以下描述的一些或者全部實(shí)施方 式的附圖的說(shuō)明，以及本文提出的創(chuàng)造性概念的其他可能的實(shí)施方式或?qū)嵤┑挠懻?。以?提供本發(fā)明實(shí)施方式的概述，隨后參照附圖，提供更詳細(xì)的說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的實(shí)施方式描述了用于利用一個(gè)或多個(gè)多軸旋轉(zhuǎn)陀螺儀（例如，控制力矩 陀螺儀（CMG))的方法、裝置和系統(tǒng)。增大用于所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀的慣性輪的旋進(jìn)軸 的數(shù)目，以便產(chǎn)生確定的控制力矩值。本發(fā)明的實(shí)施方式考慮對(duì)兩輪車的姿態(tài)控制（即， pitch (俯仰）、roll (側(cè)傾）和yaw (偏航））。
[0017] 陀螺儀為用來(lái)以重型旋轉(zhuǎn)質(zhì)量存儲(chǔ)能量的機(jī)械裝置。當(dāng)能量被提取作為特別用于 控制目的的轉(zhuǎn)矩時(shí)，該裝置被稱為CMG。在操作上，通過(guò)在一個(gè)軸上輸入轉(zhuǎn)矩，以在垂直軸上 產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，將CMG用于姿態(tài)控制。本發(fā)明的實(shí)施方式能夠利用一個(gè)或多個(gè)具有三個(gè) 自由度（側(cè)傾、俯仰和偏航）的陀螺儀一例如，用于兩輪車或更多輪的車輛的姿態(tài)控制。
[0018] 在下文的描述中，列舉了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施方式透徹的理解。然而，相關(guān) 領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到本文所述技術(shù)可以在沒有所述具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)具體細(xì) 節(jié)的情況下，或者利用其他方法、部件、材料等實(shí)施。在其他的實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)、材料或 操作沒有被示出或詳細(xì)描述，以避免使得某些方面含糊不清。
[0019] 圖IA至圖IB為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的陀螺儀穩(wěn)定單元的說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施 方式中，車輛利用陀螺儀穩(wěn)定單元來(lái)提高車輛在各種駕駛情況下（如靜止，慢速，以及轉(zhuǎn)彎 期間）的穩(wěn)定性。
[0020] 圖IA示出了陀螺儀組件100,包括慣性輪102、聯(lián)接至慣性輪的慣性輪電動(dòng)發(fā)電機(jī) 104、聯(lián)接至該電動(dòng)發(fā)電機(jī)的萬(wàn)向架106、以及具有驅(qū)動(dòng)部112 (用于聯(lián)接至萬(wàn)向架106)和框 架部114(用于聯(lián)接至包括陀螺儀組件的車輛）的旋進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)110。在本實(shí)施方式中，旋進(jìn) 電動(dòng)發(fā)電機(jī)框架部114通過(guò)固定安裝在車架上的安裝支架108與車輛聯(lián)接。
[0021] 慣性輪102被包含在具有底部120和頂部122的陀螺儀外罩中，在本實(shí)施方式中， 所述底部120和頂部122利用螺紋緊固件124和定位銷126組裝。陀螺儀外罩頂部122被 示出包括萬(wàn)向架106以及用來(lái)支撐慣性輪102的軸承殼128,所述萬(wàn)向架為旋進(jìn)陀螺儀組件 提供旋進(jìn)軸以產(chǎn)生可以保持車輛100的穩(wěn)定性的反轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)發(fā)電機(jī)安裝螺栓130和慣性 輪安裝螺栓132用于聯(lián)接慣性輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)104、慣性輪102和陀螺儀外罩。在本實(shí)施方 式中，慣性輪102和慣性輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)104都被包含在陀螺儀上外罩部分120和陀螺儀下 外罩部分122中，以便于維修和保護(hù)。陀螺儀穩(wěn)定器100理論上可以被設(shè)置在車輛的任何 位置，只要它可以聯(lián)接至車架，以便向車架傳輸旋進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)（如，發(fā)動(dòng)機(jī)110)的反轉(zhuǎn)矩。例 如，在標(biāo)準(zhǔn)情況下，陀螺儀穩(wěn)定器100可以被近似設(shè)置在車輛的預(yù)期的堅(jiān)直的和前后的重 心（"CG，，）。
[0022] 圖IB示出陀螺儀組件150,包括慣性輪152、慣性輪外罩154、和慣性輪發(fā)動(dòng)機(jī) 156。如下所述，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，車輛穩(wěn)定控制回路（或者可替選地，邏輯、模塊、或 這些部件的任何組合）可確定一個(gè)或多個(gè)聯(lián)接至車架的陀螺儀為穩(wěn)定車架而要施加的控 制力矩值。用于所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀的慣性輪進(jìn)行旋進(jìn)的輸入軸的數(shù)目可被調(diào)整（例 如，增加），以便產(chǎn)生所確定的控制力矩值。
[0023] 圖2A至圖2B為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的多軸旋轉(zhuǎn)陀螺儀的說(shuō)明。在該實(shí)施方 式中，陀螺儀200和陀螺儀210被示出分別具有旋進(jìn)軸202和旋進(jìn)軸212。如果所述陀螺儀 的慣性輪中的任何一個(gè)慣性輪垂直于表面（即，正交），則它們不再產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩。換句話 說(shuō)，在車輛穩(wěn)定過(guò)程期間，所述一個(gè)或多個(gè)慣性輪移動(dòng)其旋進(jìn)軸，因此其隨著時(shí)間變化一如 果其必須旋進(jìn)太多，則其不會(huì)產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩。
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施方式通過(guò)旋轉(zhuǎn)陀螺儀200和陀螺儀210的旋轉(zhuǎn)軸（分別表現(xiàn)為軸 204和軸214)，增加了輸入軸的數(shù)目以產(chǎn)生給定的控制運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)在兩輪車上利用陀螺 儀200和陀螺儀210時(shí)，提供三個(gè)自由度。
[0025] 通過(guò)在每個(gè)陀螺儀的慣性輪上利用多于一個(gè)控制軸，可實(shí)現(xiàn)車輛的定向的額外控 制級(jí)別。一個(gè)受控的自由度，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)與車輛的側(cè)傾軸和慣性輪的旋轉(zhuǎn)軸相互正交的軸時(shí)，可 控制車輛的側(cè)傾。另外的自由度允許對(duì)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行控制。
[0026] 在該實(shí)施方式中，陀螺儀200和陀螺儀210還聯(lián)接至轉(zhuǎn)盤220,增大用于慣性輪 的輸入軸的數(shù)目還包括旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)盤。例如，陀螺儀200和陀螺儀210可包括直排聯(lián)接至車 架的陀螺儀（例如，相對(duì)于前輪和后輪縱向地對(duì)齊以相對(duì)于彼此在相反的方向上旋轉(zhuǎn)和旋 進(jìn)）。轉(zhuǎn)盤220可改變這些陀螺儀的對(duì)齊，以使其對(duì)齊移向?yàn)橄鄬?duì)于車架橫向地對(duì)齊、相對(duì) 于車架在高度方向上對(duì)齊等。如圖2B所示，所述陀螺儀組件和轉(zhuǎn)盤可被包括在CMG外罩 250中。如該附圖所示，所述外罩還可包括一個(gè)或多個(gè)用來(lái)控制如下所述的CMG的位置、速 度或轉(zhuǎn)矩輸入或轉(zhuǎn)矩輸出的位置/速度傳感器252。
[0027] 允許車輛穩(wěn)定單元具有圍繞平行于慣性輪的旋轉(zhuǎn)軸的軸（圖2A中示為軸222)的 額外的可控自由度，可以在慣性輪已是正交的邊緣情況下對(duì)車輛的傾斜允許額外的控制。 在慣性輪在堅(jiān)向取向時(shí)，關(guān)于側(cè)傾軸的受控的自由度還可允許對(duì)車輛的俯仰進(jìn)行控制。這 將允許對(duì)在車輛的前輪和后輪可得到的牽引力的水平進(jìn)行控制。這點(diǎn)在一個(gè)輪已失去牽 引力的情況下是特別有用的一圖2的陀螺儀系統(tǒng)能夠?qū)υ撦嗈D(zhuǎn)移重量，以幫助其恢復(fù)牽引 力。另外，當(dāng)制動(dòng)時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方式允許再次平衡車輛，以便維持相等的重量分布，以使 制動(dòng)能力最大化。
[0028] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用于控制一個(gè)或多個(gè)多軸旋轉(zhuǎn)陀螺儀的控制 系統(tǒng)的說(shuō)明。如圖3所示，系統(tǒng)模塊可以接收來(lái)自車輛傳感器的信息，以確定車輛及其部件 的各種狀態(tài)。在這個(gè)示例中，圖3示出了用于確定車輛的陀螺儀的狀態(tài)的陀螺儀狀態(tài)模塊 300、用于確定車輛的狀態(tài)的車輛狀態(tài)模塊310、用于控制車輛的陀螺儀的陀螺儀控制模塊 320、以及用于控制車輛其他方面的車輛校正模塊330。盡管出于說(shuō)明性的目的，以獨(dú)立的模 塊示出，但應(yīng)當(dāng)理解的是，模塊300、模塊310、模塊320和模塊330實(shí)際上可以包括更少數(shù) 量的或者更多數(shù)量的模塊，并且，代替模塊，本發(fā)明的實(shí)施方式可以包括電路、邏輯或者這 些部件的任何組合。
[0029] 陀螺儀狀態(tài)模塊300被示出用來(lái)接收來(lái)自于車輛的陀螺儀的傳感器的傳感器數(shù) 據(jù)302,例如，來(lái)自于聯(lián)接至車輛的每個(gè)慣性輪的慣性輪傳感器的數(shù)據(jù)。所述慣性輪傳感器 生成指示重要測(cè)量值的信號(hào)，所述重要測(cè)量值包括相對(duì)于車架的慣性輪傾斜角、慣性輪傾 斜速率（即，旋進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)繞其旋進(jìn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速率）和輪盤速率（即，慣性輪盤繞 其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速率）。傳感器數(shù)據(jù)302也可以包括指示陀螺儀的當(dāng)前旋進(jìn)軸的數(shù)據(jù)。陀 螺儀狀態(tài)模塊300可以使用該信息來(lái)確定由車輛的陀螺儀穩(wěn)定器施加的力矩的實(shí)際瞬時(shí) 幅度和方向，作為陀螺儀狀態(tài)數(shù)據(jù)304示出。
[0030] 所示的車輛狀態(tài)模塊310用來(lái)接收傳感器數(shù)據(jù)312,所述傳感器數(shù)據(jù)312可以包 括關(guān)于車輛的狀態(tài)的傳感器數(shù)據(jù)，包括其慣性狀態(tài)、絕對(duì)狀態(tài)。車輛的慣性狀態(tài)可以指示旋 轉(zhuǎn)加速度和線性加速度、速率和車輛的位置，而車輛的絕對(duì)狀態(tài)可以指示車輛的傾斜角的 方向和大小、以及車輛的行駛方向、相對(duì)于地面的速度、絕對(duì)地理位置，均由包括電子羅盤 和GPS接收器的傳感器提供。傳感器數(shù)據(jù)312也可以包括指示驅(qū)動(dòng)輪速度（即，每個(gè)驅(qū)動(dòng) 輪的轉(zhuǎn)速）、制動(dòng)器狀態(tài)（即，車輛驅(qū)動(dòng)輪的減退率和轉(zhuǎn)速）、使用者通過(guò)加速器和制動(dòng)器向 車輛的輸入、通過(guò)車輛的轉(zhuǎn)向器命令的車輛回轉(zhuǎn)半徑等等的數(shù)據(jù)。車輛狀態(tài)模塊310生成 車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)314。
[0031] 車輛校正模塊330使用車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)314來(lái)確定車輛的適合當(dāng)前情況的傾斜角， 且將該傾斜角與車輛當(dāng)前的傾斜角比較（包括車輛的姿態(tài)方面，例如，側(cè)傾運(yùn)動(dòng)），以確定 車輛是否處于傾斜誤差中（即，考慮到車輛的當(dāng)前狀態(tài)或預(yù)期狀態(tài)，不穩(wěn)定狀態(tài)）。陀螺儀 控制模塊320使用陀螺儀數(shù)據(jù)304,且與車輛模塊330協(xié)力工作以改變車輛的陀螺儀的工作 狀態(tài)，例如，慣性輪速度、旋進(jìn)角，和提高/降低慣性輪的旋進(jìn)軸，以便產(chǎn)生足夠的反轉(zhuǎn)矩以 穩(wěn)定車輛或維持車輛在預(yù)期的傾斜范圍內(nèi)。
[0032] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)控制器的計(jì)算裝置的說(shuō)明。所示 的系統(tǒng)400可以為本文所述的車輛中包括的任何計(jì)算裝置。如圖所示,系統(tǒng)400包括用來(lái) 傳送信息的總線通信部件418以及用于處理信息的聯(lián)接至總線418的處理器410。系統(tǒng)還 包括聯(lián)接至總線418的易失性存儲(chǔ)內(nèi)存412 (可替選地，在本文中稱為主存儲(chǔ)器），其用來(lái)存 儲(chǔ)待由處理器410執(zhí)行的信息和指令。主存儲(chǔ)器412也可以用來(lái)存儲(chǔ)處理器710執(zhí)行指令 期間的臨時(shí)變量或者其他中間信息。所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接至總線418的用來(lái)存儲(chǔ)用于處理 器410的靜態(tài)信息和指令的靜態(tài)存儲(chǔ)裝置416、和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置414 (諸如磁盤或光碟及其 相應(yīng)盤驅(qū)動(dòng)器）。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置414聯(lián)接至總線418,用來(lái)存儲(chǔ)信息和指令。
[0033] 所述系統(tǒng)還可以聯(lián)接到顯示裝置420,諸如陰極射線管（CRT)或者液晶顯示器 (IXD)，所述顯示裝置通過(guò)總線426聯(lián)接至總線418,用于向計(jì)算機(jī)用戶顯示信息。I/O裝置 422也可以通過(guò)總線426聯(lián)接至總線418,用來(lái)向處理器410傳送信息和指令選擇（如，字 母數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或光標(biāo)控制信息）。
[0034] 另一裝置，可以可選地聯(lián)接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400,為用于訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的通信裝置424。 通信裝置424可以包括多個(gè)市售的聯(lián)網(wǎng)外圍裝置中的任一個(gè)，諸如用于聯(lián)接至以太網(wǎng)、令 牌環(huán)、因特網(wǎng)或者廣域網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)外圍裝置。通信裝置424還可以為零調(diào)制解調(diào)器連接，或者 提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400與其他裝置之間的連接的任何其他機(jī)構(gòu)。需注意的是，如圖4所示的 該系統(tǒng)的任何一個(gè)或者全部部件以及相關(guān)的硬件可以使用在本發(fā)明的各實(shí)施方式中。
[0035] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，根據(jù)特定的實(shí)施，該系統(tǒng)的任何配置可以用 于各種目的。實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式的控制邏輯或軟件可以被存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器412、大容量 存儲(chǔ)裝置414或者處理器410可以本地地或遠(yuǎn)程地進(jìn)行訪問(wèn)的其他存儲(chǔ)媒介中。
[0036] 通信裝置424可以包括硬件裝置（例如，無(wú)線的和/或有線的連接器以及通信硬 件）和軟件部件（例如，驅(qū)動(dòng)程序、協(xié)議棧）以使系統(tǒng)400能夠與外部裝置通信。所述裝置 可以為獨(dú)立的裝置，如其他計(jì)算裝置、無(wú)線接入點(diǎn)或者基站，也可以為周邊設(shè)備，如耳機(jī)、打 印機(jī)或其他設(shè)備。
[0037] 通信裝置424可以能夠進(jìn)行多種不同類型的連接，例如，蜂窩連接和無(wú)線連接。蜂 窩連接通常指的是由無(wú)線運(yùn)營(yíng)商提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，諸如由GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）或 者變型或衍生品提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，CDM(碼分多址接?。┗蛘咦冃突蜓苌诽峁┑姆?窩網(wǎng)絡(luò)連接，TDM(時(shí)分多路復(fù)用）或變型或衍生品提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，或者其他蜂窩服 務(wù)標(biāo)準(zhǔn)提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。無(wú)線連接指的是非蜂窩的無(wú)線連接，可以包含個(gè)域網(wǎng)（如藍(lán) 牙）、局域網(wǎng)（如WiFi)和/或廣域網(wǎng)絡(luò)（如WiMax)或者其他無(wú)線通信。
[0038] 對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然的是，本文所述的系統(tǒng)、方法和過(guò)程可被實(shí)施作為 存儲(chǔ)于主存儲(chǔ)器412或者只讀存儲(chǔ)器416中并由處理器410執(zhí)行的軟件。該控制邏輯或者 軟件也可以位于一件包含計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制造產(chǎn)品中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中實(shí)施有計(jì)算 機(jī)可讀程序代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可由大容量存儲(chǔ)裝置414讀取且使處理器410根據(jù) 本文的方法和教導(dǎo)進(jìn)行運(yùn)作。
[0039] 圖5示出包含本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的直排兩輪車。在該實(shí)施方式中，車 輛500包括車架502,還包括第一驅(qū)動(dòng)輪510和第二驅(qū)動(dòng)輪520。
[0040] 在該實(shí)施方式中，陀螺儀穩(wěn)定單元530通過(guò)車架502聯(lián)接至車輛500。陀螺儀穩(wěn)定 器530可包括容納慣性輪532和慣性輪534的第一陀螺儀組件和第二陀螺儀組件；所述慣 性輪可以在尺寸和材料組成上不同，或者可以基本上相同。
[0041] 陀螺儀穩(wěn)定器530可被控制，使得通過(guò)在每個(gè)陀螺儀的慣性輪上利用多于一個(gè)控 制軸，可實(shí)現(xiàn)車輛的定向的額外控制級(jí)別。一個(gè)受控的自由度，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)與車輛的側(cè)傾軸和慣 性輪的旋轉(zhuǎn)軸相互正交的軸時(shí)，可控制車輛的側(cè)傾。額外的自由度允許對(duì)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn) 行控制。
[0042] 在一些實(shí)施方式中，陀螺儀穩(wěn)定器530還包括用來(lái)增大慣性輪的輸入軸的數(shù)目的 可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤。例如，所示的慣性輪532和慣性輪534直排聯(lián)接至車架（例如，相對(duì)于前輪 510和后輪520,縱向地對(duì)齊）。所述轉(zhuǎn)盤可改變這些陀螺儀的對(duì)齊，以將它們的對(duì)齊移向?yàn)?相對(duì)于車架橫向地對(duì)齊、相對(duì)于車架在高度方向上對(duì)齊等。
[0043] 圖6A至圖6E示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的利用控制力矩陀螺儀單元的兩 輪車。在該實(shí)施方式中，圖6A中所示的車輛600包括兩輪車，該兩輪車使用一個(gè)或多個(gè) CMG (示為CMG 602)，其中，每個(gè)CMG包括慣性輪、慣性輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、具有三個(gè)自由度（即， 側(cè)傾、俯仰和偏航）的外罩、和一個(gè)或多個(gè)用于分別獨(dú)立地在側(cè)傾、俯仰和偏航中驅(qū)動(dòng)外罩 從而驅(qū)動(dòng)慣性輪的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0044] 本發(fā)明的實(shí)施方式還描述了利用位置傳感器和速度傳感器來(lái)用于CMG的所有狀 態(tài)（即，慣性輪位置、速度和加速度、骨架姿態(tài)（即，側(cè)傾、俯仰和偏航）、和與車輛600的車 體相關(guān)的所有尺寸）的直接閉環(huán)控制。當(dāng)用于兩個(gè)或更多個(gè)輪的車輛的姿態(tài)控制時(shí)，所述 姿態(tài)控制可包括下列任何一種和全部：車輛的側(cè)傾、俯仰和偏航的直接控制；穩(wěn)定性控制 和外部干擾抑制，包括風(fēng)和來(lái)自道路或其他對(duì)象的施加于該車輛的任何力；碰撞場(chǎng)景下的 穩(wěn)定；在一個(gè)輪子與地面接觸不佳或不與地面接觸的準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)的情況下的姿態(tài)控制；和當(dāng) 完全離地時(shí)的姿態(tài)控制。當(dāng)然，兩個(gè)或更多個(gè)輪的車輛的姿態(tài)控制可包括未描述的其他場(chǎng) 旦 -5^ 〇
[0045] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，慣性輪旋轉(zhuǎn)的控制可包括：位置、速率、加速度、或轉(zhuǎn) 矩的直接控制（例如，慣性輪發(fā)動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制、具有所述狀態(tài)傳感器的慣性輪發(fā)動(dòng)機(jī)的 閉環(huán)反饋控制）；CMG的姿態(tài)（即，側(cè)傾、俯仰和偏航）的直接控制（例如，CMG的姿態(tài)的開 環(huán)控制、CMG的位置、速率、或轉(zhuǎn)矩輸入或轉(zhuǎn)矩輸出的閉環(huán)反饋控制）。
[0046] 在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)CMG的慣性輪旋轉(zhuǎn)的控制包括下列任何一種或全 部：所有CMG旋轉(zhuǎn)的單獨(dú)控制；使得由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩被消除的慣性輪旋轉(zhuǎn)方向控制；使得 從動(dòng)裝置反映主動(dòng)裝置的動(dòng)作的主-從控制；對(duì)共同參照的慣性輪位置、速率、或轉(zhuǎn)矩的閉 環(huán)控制；或?qū)γ總€(gè)慣性輪的獨(dú)特參照的慣性輪位置、速率、或轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制。
[0047] 此外，通過(guò)所有CMG的合輸出力矢量的直接閉環(huán)控制、或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)CMG的力 矢量化在每個(gè)輪胎上的法向力的直接閉環(huán)控制，本發(fā)明的實(shí)施方式可控制一個(gè)或多個(gè)CMG。 [0048] 如本文所述，直接姿態(tài)控制意味著力矢量的明確規(guī)范，使得車輛在其整個(gè)工作范 圍中被穩(wěn)定。操作可包括下列場(chǎng)景中的任何一種：筆直公路駕駛；具有頻繁停車和轉(zhuǎn)彎的 在低速下的本地駕駛；在來(lái)自風(fēng)和其他車輛的干擾的存在下的駕駛；和轉(zhuǎn)彎，包括低速轉(zhuǎn) 彎、高速轉(zhuǎn)彎、在干擾存在下的轉(zhuǎn)彎、和陡峭的上坡或下坡上的轉(zhuǎn)彎。圖6B示出在轉(zhuǎn)彎場(chǎng) 景下的直接姿態(tài)控制，包括在車輛600執(zhí)行轉(zhuǎn)彎軌跡（示為車輛狀態(tài)600 (1)至車輛狀態(tài) 600(3))時(shí)，正交力矢量變化的示例。
[0049] 本發(fā)明的實(shí)施方式還描述了在一個(gè)或多個(gè)車輪離開地面的準(zhǔn)穩(wěn)定的場(chǎng)景下的直 接姿態(tài)控制（如圖6C所示）。操作可包括下列額外場(chǎng)景中的任何一種：完全離地場(chǎng)景，在 該場(chǎng)景下，所有的車輪離開地面，車輛的姿態(tài)將被完全受控用于安全降落（如圖6D所示）； 和通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)車輛不可能的動(dòng)態(tài)地面機(jī)動(dòng)，例如，低控制的燒胎（burnout)和低控制的抬前 輪（wheelie)〇
[0050] 除了在標(biāo)準(zhǔn)駕駛場(chǎng)景以及動(dòng)態(tài)機(jī)動(dòng)場(chǎng)景下提供穩(wěn)定性之外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方 式所描述的CMG還可用于靜不穩(wěn)定車輛的躺式操作。像兩輪摩托車那樣的配置，在沒有用 于平衡的CMG的情況下，將難以像在汽車中那樣從躺式座位進(jìn)行操作。此外，CMG對(duì)于在涉 及與其他車輛的撞擊的場(chǎng)景中的碰撞損壞減輕是必要的且有用的。最后，在一個(gè)輪子空中 機(jī)動(dòng)的情況下，CMG對(duì)于確保車輛的安全降落是必要的。
[0051] 陀螺儀由下面的運(yùn)動(dòng)方程控制：x = IO (_2sin Θ cos Θ ) +Isin Θ (cos Θ +) ;y = IO (sin Θ +2cos)-I(cos Θ +) ;z = I (+cos Θ-sin)
[0052] 作為輸入歐拉率（即，俯仰率（Θ )、側(cè)傾率（v)、和偏航率（φ ))的結(jié)果，動(dòng)作方 程描述了關(guān)于X軸、y軸和Z軸的輸出轉(zhuǎn)矩。關(guān)于z軸⑴和關(guān)于X軸和y軸（Itl)的慣性 力矩為編碼陀螺儀幾何結(jié)構(gòu)、尺寸和重量、和輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的物理參數(shù)。在穩(wěn)定旋進(jìn) 的特定情況下，陀螺儀俯仰移動(dòng)，產(chǎn)生關(guān)于X軸的轉(zhuǎn)矩。所有三個(gè)軸可被驅(qū)動(dòng)-側(cè)傾、俯仰 和偏航-以同時(shí)產(chǎn)生關(guān)于所有三個(gè)軸的轉(zhuǎn)矩，從而形成三維完全可指明的力矢量。
[0053] 如上所述，CMG的慣性輪被包括在可在側(cè)傾、俯仰和偏航上驅(qū)動(dòng)組件的骨架中。如 圖6E所示，在不采用關(guān)于車輛或CMG的狀態(tài)信息的情況下，可以進(jìn)行開環(huán)控制。通過(guò)在車 輛和CMG上都添加姿態(tài)傳感器，全狀態(tài)反饋控制是可以的?？刂葡到y(tǒng)可以按流程圖610中 所示運(yùn)行：通過(guò)傳感器確定車輛的狀態(tài)和陀螺儀的狀態(tài)（位置和方向），步驟612 ;傳感器 信號(hào)被輸入到車載計(jì)算機(jī)上實(shí)施的控制系統(tǒng)中，步驟614 ;和算法確定所有的CMG的角度、 速度或轉(zhuǎn)矩，步驟616,使得滿足穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，步驟619。
[0054] 本發(fā)明的實(shí)施方式還描述了用于利用一個(gè)或多個(gè)具有動(dòng)態(tài)平衡的慣性輪的陀螺 儀的方法、裝置和系統(tǒng)。所述慣性輪由兩種介質(zhì)組成一包括固體且成形的介質(zhì)的第一介質(zhì) 和包括粘性的（例如，流體）材料或松散的顆粒材料的第二介質(zhì)，當(dāng)慣性輪圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋 轉(zhuǎn)時(shí)，該粘性的材料或松散的顆粒材料被分配遍及整個(gè)慣性輪。
[0055] 如下所述，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，諸如圖IA/圖IB的慣性輪102/慣性輪152這 樣的慣性輪可由兩種介質(zhì)組成一包括固體且成形的介質(zhì)的第一介質(zhì)，和包括流體材料或松 散的顆粒材料的第二介質(zhì)，當(dāng)慣性輪圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該流體材料或松散的顆粒材料 被分配遍及整個(gè)慣性輪。
[0056] 圖7A至圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的用于陀螺儀穩(wěn)定單元的慣性輪。在 該實(shí)施方式中，慣性輪700包括由固體材料（例如，碳纖維、凱夫拉爾、鋼、黃銅、青銅、鉛、貧 鈾、和任何其他功能上相當(dāng)?shù)牟牧希┲瞥傻闹黧w702。在所述主體內(nèi)有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，該穩(wěn)定結(jié) 構(gòu)被示為至少部分地填有可分配材料710的環(huán)結(jié)構(gòu)704。在該實(shí)施方式中，所示的材料710 包括多個(gè)由與主體702相似的材料制成的固體珠；在其他實(shí)施方式中，所述材料可包括可 分布在慣性輪700內(nèi)的任何流體或松散顆粒介質(zhì)。
[0057] 在該實(shí)施方式中，放置在慣性輪700內(nèi)的材料710破壞、吸收、和/或抑制在慣性 輪運(yùn)行期間的振動(dòng)一包括由慣性輪中的非均勻性引起的那些振動(dòng)。因此，在本發(fā)明的實(shí)施 方式中，慣性輪可以以比現(xiàn)有技術(shù)的缺陷度更大的缺陷度而被加工，并且如果缺陷在隨后 的運(yùn)行和使用期間形成，則慣性輪可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0058] 慣性輪700被示出包括用來(lái)容納材料710的環(huán)結(jié)構(gòu)704。正如在圖7B中的慣性輪 700的橫截面視圖中所示，環(huán)結(jié)構(gòu)704包括遍及慣性輪的一致結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施方式中，慣 性輪可包括具有至少一個(gè)用來(lái)容納流體或松散顆粒介質(zhì)的內(nèi)部腔室的套筒。此外，一些實(shí) 施方式還可利用平衡重量來(lái)促進(jìn)慣性輪的均勻旋轉(zhuǎn)。
[0059] 慣性輪700被示出還利用結(jié)構(gòu)706和結(jié)構(gòu)708來(lái)封閉環(huán)結(jié)構(gòu)704。因此，環(huán)結(jié)構(gòu)中 的材料可被增加、減少或改變。在其他實(shí)施方式中，慣性輪的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被密封，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi) 的材料不能被增加、減少或改變。
[0060] 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的包括慣性輪的陀螺儀穩(wěn)定單元。在該實(shí)施方 式中，陀螺儀穩(wěn)定單元800被示出包括頂部802、慣性輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)804、慣性輪810、底部 806、和用于將陀螺儀穩(wěn)定單元安裝至車輛的安裝機(jī)構(gòu)808。
[0061] 慣性輪810被示出包括由固體且成形的材料制成的主體812、示為填有可分配材 料820的環(huán)結(jié)構(gòu)814的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、和用來(lái)封閉所述環(huán)結(jié)構(gòu)的部件816和部件818。如上所 述，慣性輪810的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)破壞、吸收、和/或抑制在慣性輪運(yùn)行期間的振動(dòng)。此外，所述穩(wěn) 定結(jié)構(gòu)的使用允許慣性輪產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)解決方案更加精確的轉(zhuǎn)矩量。
[0062] 因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可包括兩輪車，例如，圖5的車輛500,其中，陀螺儀穩(wěn)定 器530可包括容納慣性輪532和慣性輪534的第一陀螺儀組件和第二陀螺儀組件，慣性輪 532和慣性輪534可分別與上文討論的本發(fā)明的實(shí)施方式中之一一致一即，慣性輪由第一 固體且成形的介質(zhì)構(gòu)成，且包括含有第二可分配介質(zhì)（例如，固體顆?；蛘承圆牧希缫后w 材料）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，當(dāng)慣性輪繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該第二可分配介質(zhì)被分配遍及整個(gè)該結(jié) 構(gòu)。
[0063] 通過(guò)利用慣性輪旋進(jìn)以產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩，來(lái)利用陀螺儀保持兩輪車直立的基本概念眾 所周知（雖然在本說(shuō)明書中，參照陀螺儀穩(wěn)定的兩輪車，但是，陀螺儀穩(wěn)定的原理也可以用 于任何車輛中，所述車輛具有狹窄的輪距，使得陀螺儀穩(wěn)定用來(lái)穩(wěn)定車輛或者使其懸置系 統(tǒng)增大對(duì)穩(wěn)定性的提供）；但是，這種系統(tǒng)由于各種原因（包括陀螺儀穩(wěn)定單元的慣性輪形 成精確的且可預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)矩量所需的精確度）沒有變得普遍。為了每個(gè)慣性輪432和慣性輪 434產(chǎn)生精確的轉(zhuǎn)矩量，所述慣性輪可各自包括以下這樣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：該穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包含可 分配介質(zhì)，當(dāng)慣性輪繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該可分配介質(zhì)被分配遍及整個(gè)環(huán)。在一些實(shí)施方式 中，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括形成在慣性輪中的環(huán)形腔體。包括在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)可包括固體材料 或粘性材料（例如，液體材料或其他的在獲得平衡之后可不保持液體的材料）。
[0064] 控制這些效應(yīng)的基本方程是已知的且由方程所描述。慣性輪盤的慣性力矩（I)由 I = l/4*m*r2給出，其中，m為盤的質(zhì)量，r為半徑。對(duì)于給定的車輛重量和重心（CG)，陀螺 儀穩(wěn)定器慣性輪的尺寸可以使得，當(dāng)停下來(lái)時(shí)，車輛的堅(jiān)向穩(wěn)定性可被無(wú)限期地控制。慣性 輪的半徑、質(zhì)量、幾何結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)（包括上文所討論的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)施）可被選擇以 維持可安裝在車架內(nèi)的緊湊尺寸，且仍能夠提供有效的慣性力矩I。
[0065] 使慣性輪旋轉(zhuǎn)將引起慣性輪的可分配介質(zhì)均勻地分布遍及整個(gè)慣性輪。使旋轉(zhuǎn)的 慣性輪繞著垂直于慣性輪的旋轉(zhuǎn)軸的軸旋進(jìn)將產(chǎn)生同時(shí)正交于旋轉(zhuǎn)軸和旋進(jìn)軸的反轉(zhuǎn)矩。 裝有萬(wàn)向架的慣性輪組件的有效反轉(zhuǎn)矩τ由公式τ =Ιβ*ωδ*ω#給出。慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 速度在可以用來(lái)穩(wěn)定車輛的有效轉(zhuǎn)矩τ的量中起著很大的作用。作為對(duì)于選擇的慣性輪 質(zhì)量和幾何結(jié)構(gòu)的控制方程中的多個(gè)僅可控的變量中的一個(gè)變量，慣性輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度可被控 制，以補(bǔ)償車輛的變化的靜負(fù)載和負(fù)載分布，從而補(bǔ)償陀螺儀穩(wěn)定器的校正能力。
[0066] 用在車輛的控制中的另外的變量包括：
[0067] Θ _為以弧度測(cè)量的車輛左右搖擺的傾斜度
[0068] 為以米/秒所測(cè)量的當(dāng)車輛沿著道路移動(dòng)時(shí)車輛的速度
[0069] ω ^為以弧度/秒所測(cè)量的慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度
[0070] 識(shí)*為以弧度所測(cè)量的慣性輪距堅(jiān)向的傾斜度
[0071] ω #為以弧度/秒所測(cè)量的慣性輪的傾斜的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 [0072] Θ轉(zhuǎn)向?yàn)橐曰《人鶞y(cè)量的轉(zhuǎn)向輸入
[0073] 利用輸入Θ車輛、V車輛、ω慣性論、ω軸、識(shí)和Θ轉(zhuǎn)向，通過(guò)改變輸出正交于識(shí)的轉(zhuǎn)矩 的ω軸可控制Θ車輛，以便阻礙或增大對(duì)Θ車輛的變化。當(dāng)接近90°或f弧度時(shí)，陀螺 儀的改變?chǔ)?的有效性降低，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩輸出正交于通過(guò)利用包括主要的和次要的回 路控制或狀態(tài)空間的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，可完成通過(guò)啟動(dòng)來(lái)控制和Θ 。因此，對(duì)兩 個(gè)輸出識(shí)#和Θ 可做出解釋，同時(shí)首先要確保Θ 是穩(wěn)定的。
[0074] 慣性輪穩(wěn)定結(jié)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)和材料（以及進(jìn)一步確定陀螺儀系統(tǒng)的校正能力的旋 進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)模）可取決于多個(gè)變量，諸如：在預(yù)期負(fù)載條件下的車輛重量和重心、最大車 速、最大轉(zhuǎn)彎速率、和預(yù)期的環(huán)境條件（例如，側(cè)風(fēng)、道路傾斜度的變化等）。在一個(gè)實(shí)施方 式中，出于包裝和效率目的，陀螺儀組件的物理尺寸和質(zhì)量可盡可能小。本發(fā)明的實(shí)施方式 還可被大幅窄于傳統(tǒng)小汽車或卡車因此遵守摩托車法規(guī)的兩輪車所利用。慣性輪結(jié)構(gòu)一 艮P，慣性輪的固體部分、慣性輪的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、和穩(wěn)定介質(zhì)（即，上文所討論的可分配介質(zhì)）被 選擇成使得，當(dāng)在所期望的速度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，單個(gè)慣性輪可能夠校正整車及其包含物的 不穩(wěn)定狀態(tài)，持續(xù)延長(zhǎng)的時(shí)間段。慣性輪材料的選擇主要受制于材料密度（S )、材料強(qiáng)度、 能量存儲(chǔ)能力和總重量之間的權(quán)衡。通過(guò)公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，包括： 控制力矩陀螺儀（CMG)裝置，所述控制力矩陀螺儀（CMG)裝置包括： 慣性輪； 驅(qū)動(dòng)所述慣性輪的慣性輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)； 容納所述慣性輪和所述慣性輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的外罩，所述外罩具有三個(gè)自由度；和 一個(gè)或多個(gè)用于獨(dú)立地在所述自由度中驅(qū)動(dòng)所述外罩的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及 控制所述控制力矩陀螺儀裝置的姿態(tài)的控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括： 用以確定所述系統(tǒng)的位置和速度的位置傳感器和速度傳感器；其中，所述控制器用來(lái) 執(zhí)行所述控制力矩陀螺儀裝置的多個(gè)狀態(tài)的直接閉環(huán)控制，所述控制力矩陀螺儀裝置的多 個(gè)狀態(tài)包括慣性輪的位置、速度和加速度、外罩姿態(tài)、和與所述控制力矩陀螺儀裝置相關(guān)的 相對(duì)于車體的尺寸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制力矩陀螺儀裝置被包括在兩輪或更多 輪的車輛中，并且，控制所述控制力矩陀螺儀的姿態(tài)包括下列中的一種或多種： 車體的側(cè)傾、俯仰和偏航的直接控制； 穩(wěn)定性控制和外部干擾抑制，包括風(fēng)和由外部對(duì)象施加于所述車體上的任何力； 碰撞場(chǎng)景下的穩(wěn)定； 準(zhǔn)穩(wěn)定的情況下的姿態(tài)控制，在所述準(zhǔn)穩(wěn)定的情況中，一個(gè)車輪與地面接觸不佳或不 與地面接觸；和 當(dāng)車架完全離地時(shí)的姿態(tài)控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器用來(lái)執(zhí)行所述慣性輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的 開環(huán)控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制力矩陀螺儀裝置包括多個(gè)慣性輪，并且 所述控制器還用來(lái)執(zhí)行下列中的一種或多種： 所述多個(gè)慣性輪的旋轉(zhuǎn)的獨(dú)立控制； 慣性輪旋轉(zhuǎn)方向控制，使得由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩被消除； 主-從控制，使得一個(gè)或多個(gè)從動(dòng)裝置反映主動(dòng)裝置的動(dòng)作； 對(duì)共同參照的慣性輪位置、速度、或轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制；或者 對(duì)每個(gè)慣性輪的獨(dú)特參照的慣性輪位置、速度、或轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還用來(lái)執(zhí)行下列中的一種： 所有慣性輪的合輸出力矢量的直接閉環(huán)控制； 通過(guò)力矢量化，在一個(gè)或多個(gè)車輪上的法向力的直接閉環(huán)控制。
7. -種永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包含指令，所述 指令當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)，使所述處理器執(zhí)行包括下列步驟的方法： 確定聯(lián)接至車架的一個(gè)或多個(gè)陀螺儀為穩(wěn)定所述車架而要施加的控制力矩值，所述一 個(gè)或多個(gè)陀螺儀中的每一個(gè)陀螺儀包括慣性輪；和 增大用于所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀的慣性輪進(jìn)行旋進(jìn)的輸入軸的數(shù)目，以產(chǎn)生所確定的 控制力矩值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀 還聯(lián)接至轉(zhuǎn)盤，增大用于所述慣性輪的輸入軸的數(shù)目包括旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)盤。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)陀螺儀 包括兩個(gè)或更多個(gè)直排聯(lián)接至所述車架的陀螺儀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述陀螺儀相對(duì)于前輪 和后輪縱向地對(duì)齊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述陀螺儀的所述慣 性輪相對(duì)于彼此在相反的方向上旋轉(zhuǎn)和旋進(jìn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的永久性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述陀螺儀相對(duì)于所述 車架橫向地和/或相對(duì)于所述車架在高度方向上對(duì)齊。
13. -種陀螺儀裝置，包括： 包括一個(gè)或多個(gè)萬(wàn)向架和旋轉(zhuǎn)軸的慣性輪外罩；和 包括第一介質(zhì)且被包括在所述外罩中的慣性輪，所述慣性輪用以繞著所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 且通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)萬(wàn)向架而被旋進(jìn)，所述第一介質(zhì)包括固體且成形的介質(zhì)，所述慣性 輪包括： 包括可分配的第二介質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述慣性輪繞著其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述可分配 的第二介質(zhì)被分配遍及整個(gè)所述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)包括流體或松散顆粒的介質(zhì)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀裝置，其中，所述慣性輪的所述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括形成 在所述慣性輪中的環(huán)形腔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀裝置，其中，所述慣性輪的所述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括形成 在所述慣性輪的一部分中的腔，所述第二介質(zhì)被包含在放置在所述腔中的套筒中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀，其中，所述慣性輪的所述第二介質(zhì)包括總量的松 散顆粒的材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀，其中，所述慣性輪的所述第二介質(zhì)包括粘性材料。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀，其中，所述慣性輪的所述第一介質(zhì)包括碳纖維、凱 夫拉爾、鋼、黃銅、青銅、鉛、或貧鈾中的至少一種。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀，其中，所述慣性輪的所述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括可拆卸的 頂部以允許添加、減少或改變所述可分配的第二介質(zhì)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陀螺儀，其中，所述慣性輪的所述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括封閉在所 述慣性輪中的密封結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B62D37/06GK104246431SQ201380021809
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】丹尼爾·基勇·金, 布蘭登·巴索 申請(qǐng)人:Lit汽車公司