本發(fā)明涉及一種兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法。

背景技術(shù)：

電動(dòng)平衡車，又稱為體感車、攝位車、思維車等。電動(dòng)平衡車的運(yùn)作原理主要是建立在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的基本原理上，利用車體內(nèi)部的陀螺儀傳感器來(lái)檢測(cè)車體姿態(tài)的變化，并進(jìn)而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保持平衡。

由于兩輪平衡車所處的狀態(tài)較為復(fù)雜，比如在剛啟動(dòng)時(shí)，駕駛者一只腳先上，然后再上另一只腳，這個(gè)過(guò)程中，壓力在變化，另外下車時(shí)，也存在這些問題。而且每個(gè)駕駛者體重不一樣，甚至差別較大。另外在平衡車在上坡，下坡時(shí)也不一樣。上述情況下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間相差很大，需要進(jìn)行根據(jù)不同情況調(diào)整，否則導(dǎo)致不適或者安全性問題，從而對(duì)人體造成傷害。

針對(duì)上述問題，已有相關(guān)專利發(fā)表:比如郭蓋華申請(qǐng)的“一種兩輪平衡車的狀態(tài)檢測(cè)方法和系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)朇N 103558778 B)”,郭蓋華等申請(qǐng)的專利“一種兩輪平衡車的平滑過(guò)渡方法(授權(quán)公告號(hào)CN 103786601 B)”。這些專利能部分解決上述問題，但是仍然存在特殊情況沒有考慮的問題，比如在平衡車行進(jìn)的過(guò)程中，兩個(gè)踏板之間的壓力可能會(huì)由于駕駛者的重心移動(dòng)而引起傳感器誤判，而且對(duì)于駕駛者體重差異及上下坡路況未考慮，因此，兩輪電動(dòng)平衡車的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法有待進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法，滿足平衡車信號(hào)在不同情況下控制的需要。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法，其包括如下步驟：

S1:系統(tǒng)上電后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩踏板壓力，根據(jù)兩踏板壓力之和的大小，分級(jí)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₁；

S2:檢測(cè)踏板開關(guān)所處加速、減速及平穩(wěn)位置；

S3:根據(jù)踏板位置，輸出加速、減速及平穩(wěn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₂；

S4:將驅(qū)動(dòng)信號(hào)相加，即Q＝Q₁+Q₂，輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)信號(hào)。

優(yōu)選的，在分級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q時(shí)，采用正弦信號(hào)平滑的方法，具體步驟為：上一次輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為Q_p，當(dāng)前輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)為Q_c，

若Q_p>Q_c,則第k步輸出的信號(hào)為

若Q_p<Q_c,則第k步輸出的信號(hào)為

其中τ為常數(shù)，表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的步數(shù)，可調(diào)整。

采用上述兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法，將兩個(gè)踏板的壓力之和作為分級(jí)的依據(jù)，比用兩個(gè)踏板的壓力之差來(lái)判斷駕駛者狀態(tài)更為可靠，因?yàn)槠胶廛囋谛羞M(jìn)中，駕駛者完全可能將重心移至某一個(gè)踏板上，從而導(dǎo)致傳感器信號(hào)的誤操作，所以本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)踏板的壓力之和作為后續(xù)處理的依據(jù)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，而且即使駕駛者在上車時(shí)或下車時(shí)，兩個(gè)踏板的壓力之和變化，控制器也可以通過(guò)分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整輸出，保證安全。

本發(fā)明所提出的分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法不僅考慮了駕駛者體重的差異，同時(shí)考慮了路況，即上下坡的問題，上坡需要額外增加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，下坡需要減小驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以加減速信號(hào)可正可負(fù)，根據(jù)路況調(diào)整。采用正弦信號(hào)平滑驅(qū)動(dòng)信號(hào)增加了系統(tǒng)的安全性，防止信號(hào)的突變導(dǎo)致輸出失控，有效的提升了平衡車的安全性，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便，提升了系統(tǒng)的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種兩輪電動(dòng)平衡車分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法，該方法充分考慮了駕駛者上下車，駕駛者體重差異等情況，采用兩踏板的壓力之和分級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)通過(guò)腳踏開關(guān)產(chǎn)生對(duì)平衡車上下坡的加減速信號(hào)，兩種驅(qū)動(dòng)信號(hào)疊加后，作為目標(biāo)信號(hào)輸入控制器，控制器經(jīng)過(guò)相關(guān)算法，產(chǎn)生輸出控制信號(hào)給電機(jī)工作。該分級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法對(duì)平衡車各種狀態(tài)產(chǎn)生合適的目標(biāo)信號(hào)，有效提升了平衡車安全性能。該方法包括如下步驟：

S1:系統(tǒng)上電后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩踏板壓力，根據(jù)兩踏板壓力之和的大小，分級(jí)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₁。信號(hào)的級(jí)數(shù)可以根據(jù)具體情況靈活設(shè)置，本例將分成5級(jí)，壓力500N-600N、600N-700N、700N-800N、800N-900N、900N-1000N分別對(duì)應(yīng)1-5級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₁。將壓力分級(jí)之后，在控制器參數(shù)選擇上更有針對(duì)性，控制器輸出也更加準(zhǔn)確。

S2:檢測(cè)踏板開關(guān)所處加速、減速及平穩(wěn)位置。此處可采用三態(tài)腳踏開關(guān)，正常情況下，腳踏開關(guān)處于平穩(wěn)位置。在上坡時(shí)，腳踏開關(guān)合至加速檔，在下坡時(shí)，腳踏開關(guān)合至減速檔。

S3:根據(jù)踏板位置，輸出加速、減速及平穩(wěn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₂。平穩(wěn)位置不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，加速、減速輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₂，信號(hào)大小根據(jù)實(shí)際確定。

S4:將驅(qū)動(dòng)信號(hào)相加，即Q＝Q₁+Q₂，輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)信號(hào)。加速時(shí)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₂為正，減速時(shí)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q₂為負(fù)。

在分級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q時(shí)，采用正弦信號(hào)平滑的方法，具體步驟為：上一次輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為Q_p，當(dāng)前輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)為Q_c，取驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的步數(shù)常數(shù)τ＝20，1≤k≤20，

若Q_p>Q_c,則第k步輸出的信號(hào)為：

若Q_p<Q_c,則第k步輸出的信號(hào)為：

綜上所述，本發(fā)明該方法充分考慮了駕駛者上下車，駕駛者體重差異以及上下坡等情況，提出了分級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的方法。而分級(jí)的依據(jù)是根據(jù)兩踏板的壓力之和，有效避免了駕駛者在操作中重心移動(dòng)而導(dǎo)致的傳感器誤判的問題，同時(shí)考慮了兩輪電動(dòng)平衡車上下坡的加減速信號(hào)。在輸出目標(biāo)信號(hào)時(shí)，為防止信號(hào)突變，采用了正弦信號(hào)平滑方法，有效提升了平衡車安全性能。本發(fā)明所提出的方法增加了系統(tǒng)的可靠性和檢測(cè)精確性，方法簡(jiǎn)便，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度應(yīng)用價(jià)值。