一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)及其方法，通過(guò)嵌入式控制器和角度測(cè)試模塊調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。通過(guò)主板整合所有電子元器件，整車(chē)結(jié)構(gòu)美觀合理，成本較低，使用壽命較長(zhǎng)。同時(shí)該教學(xué)控制方法也可以作為微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性前期開(kāi)發(fā)預(yù)研工作。其控制方法通過(guò)對(duì)卡爾曼濾波算法進(jìn)行優(yōu)化在較高精準(zhǔn)度的前提下調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。能夠用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和嵌入式控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)嵌入式控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正開(kāi)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，汽車(chē)電子的發(fā)展讓汽車(chē)變得越來(lái)越智能化，汽車(chē)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)的延伸和應(yīng)用，目前已受廣泛關(guān)注。為改變傳統(tǒng)的汽車(chē)“人-車(chē)-環(huán)境”閉環(huán)控制方式，提高交通系統(tǒng)效率和安全性，各大企業(yè)和高校致力于智能汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)。從過(guò)去的汽車(chē)自主導(dǎo)航系統(tǒng)到無(wú)人駕駛汽車(chē)，都承載著人類(lèi)對(duì)滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)要求的高性能智能汽車(chē)的無(wú)止境追求。
[0003]對(duì)于高校而言，其培養(yǎng)的學(xué)生在祖國(guó)未來(lái)現(xiàn)代化建設(shè)中將承擔(dān)創(chuàng)新的主體，我國(guó)汽車(chē)技術(shù)相對(duì)于國(guó)外，整體水平比較落后，為快速提升我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平，提高高校學(xué)生的科技創(chuàng)新能力至關(guān)重要，而我國(guó)高校汽車(chē)科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，作為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中使用的教具小車(chē)，其控制電路是由分列元件組成，小車(chē)的整體結(jié)構(gòu)比較粗糙也不夠科學(xué)合理，對(duì)于廣大學(xué)生都熟知的汽車(chē)電子科技創(chuàng)新大賽即飛思卡爾杯全國(guó)大學(xué)生智能車(chē)競(jìng)賽而言，每年的競(jìng)賽規(guī)則變化很小，參賽的學(xué)?；旧隙际茄赜蒙夏甑臋C(jī)械和軟件思路，有的學(xué)校甚至是直接拿來(lái)主義，出現(xiàn)了克隆車(chē)或復(fù)制車(chē)，這不僅不利于學(xué)生的科技創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的提高，反而擾亂了公平競(jìng)賽的規(guī)則。
[0004]并且目前教學(xué)平臺(tái)中無(wú)平衡控制系統(tǒng)，高校的智能化教學(xué)、控制系統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有合適的教學(xué)平臺(tái)，各大高校的教學(xué)結(jié)合工程實(shí)踐都存在一定的難度?，F(xiàn)有教學(xué)平臺(tái)智能化程度低，在自動(dòng)控制領(lǐng)域技術(shù)陳舊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)嵌入式控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正開(kāi)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)及其方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，包括微縮智能直立車(chē)車(chē)模，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模的后輪上安裝兩個(gè)電機(jī)，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模上通過(guò)亞克力板固定有主板、嵌入式控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、角度測(cè)試模塊和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，其中所述角度測(cè)試模塊包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述角度測(cè)試模塊與所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模保持平衡；所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模上還設(shè)有電源模塊，所述主板通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接所述嵌入式控制器、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述電源模塊、所述陀螺儀、所述加速度計(jì)和所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接兩個(gè)所述電機(jī)，所述嵌入式控制器接收所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述陀螺儀和所述加速度計(jì)發(fā)送的數(shù)據(jù)，所述嵌入式控制器通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。
[0007]優(yōu)選地所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為雙電機(jī)輸出模塊。
[0008]優(yōu)選地所述主板還包括與其通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接的SD卡存儲(chǔ)模塊和圖像識(shí)別模塊。
[0009]優(yōu)選地所述上位機(jī)為電腦、手機(jī)、平板電腦。
[0010]一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，包括如下步驟:
S1:每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后獲取角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)；
52:根據(jù)所述角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度值，同時(shí)計(jì)算陀螺儀積分值；
53:對(duì)所述加速度值進(jìn)行卡爾曼濾波處理；
S4:分別對(duì)所述陀螺儀積分值和所述加速度值進(jìn)行積分卡爾曼濾波處理后獲得所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值；
其中在所述積分卡爾曼濾波處理中對(duì)系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差為
Q (n) =A Q (n-1) +B (U (k) - U(k_l))，
A和B為系統(tǒng)參數(shù),Q(n-1)為上一狀態(tài)的系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差,U(k)為當(dāng)前狀態(tài)的控制量，如果沒(méi)有控制量，U (k)為O;
S5:利用H )算法計(jì)算出電機(jī)輸出值并輸出給電機(jī)；
S6:嵌入式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊將所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值以及所述電機(jī)輸出值的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，所述上位機(jī)監(jiān)控所述微縮智能直立車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地所述步驟S5中所述電機(jī)輸出值為 Ul =Kp *Ager(n) + Kd*Gyo(η)；
其中Kp, Kd為系數(shù)Ager (η)為第η次角度值，Gyo (η)為第η次角加速度值。
[0012]優(yōu)選地所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為Is。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少包括如下有益效果:
1.本發(fā)明所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，通過(guò)嵌入式控制器和角度測(cè)試模塊調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。通過(guò)主板整合所有電子元器件，整車(chē)結(jié)構(gòu)美觀合理，成本較低，使用壽命較長(zhǎng)。同時(shí)該教學(xué)控制方法也可以作為微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性前期開(kāi)發(fā)預(yù)研工作。
[0014]2.本發(fā)明所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，通過(guò)對(duì)卡爾曼濾波算法進(jìn)行優(yōu)化在較高精準(zhǔn)度的前提下調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。能夠用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和嵌入式控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)嵌入式控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正開(kāi)展。
[0015]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1為本發(fā)明所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法流程圖。
[0016]其中:L車(chē)模，2.亞克力板，3.主板，4.電源模塊。
[0017]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
如圖1至圖2所示，為符合本發(fā)明的一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，包括微縮智能直立車(chē)車(chē)模1，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模I的后輪上安裝兩個(gè)電機(jī)，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模I上通過(guò)亞克力板2固定有主板3、嵌入式控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、角度測(cè)試模塊和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，其中所述角度測(cè)試模塊包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述角度測(cè)試模塊與所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模I保持平衡；所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模I上還設(shè)有電源模塊4，所述主板3通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接所述嵌入式控制器、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述電源模塊4、所述陀螺儀、所述加速度計(jì)和所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接兩個(gè)所述電機(jī)，所述嵌入式控制器接收所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述陀螺儀和所述加速度計(jì)發(fā)送的數(shù)據(jù)，所述嵌入式控制器通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。所述電源模塊4為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，本實(shí)施例中優(yōu)選為電池電源，由于其設(shè)定和選用為本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)技術(shù)手段，故此處不在贅述。
[0019] 通過(guò)所述亞克力板2固定所述主板3等元器件，使整車(chē)結(jié)構(gòu)更加美觀和牢靠，避免車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致脫落的問(wèn)題，而且所述主板3等元器在所述亞克力板2上可以獲得較好的散熱，一定程度上也保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和所述教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)的使用壽命。
[0020]優(yōu)選地所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為雙電機(jī)輸出模塊，優(yōu)選地所述主板3還包括與其通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接的SD卡存儲(chǔ)模塊和圖像識(shí)別模塊，優(yōu)選地所述上位機(jī)為電腦、手機(jī)、平板電腦。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，上述所述的技術(shù)方案均為優(yōu)選地實(shí)施方案，并非對(duì)于本實(shí)施例的限制，任何顯而易見(jiàn)的變化和替換均在本實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0021]本實(shí)施例所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，通過(guò)嵌入式控制器和角度測(cè)試模塊調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。通過(guò)主板3整合所有電子元器件，整車(chē)結(jié)構(gòu)美觀合理，成本較低，使用壽命較長(zhǎng)。同時(shí)該教學(xué)控制方法也可以作為微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性前期開(kāi)發(fā)預(yù)研工作。
[0022]實(shí)施例2
如圖3所示，為符合本發(fā)明的一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，包括如下步驟:
S1:每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后獲取角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)；
52:根據(jù)所述角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度值，同時(shí)計(jì)算陀螺儀積分值；
53:對(duì)所述加速度值進(jìn)行卡爾曼濾波處理；
S4:分別對(duì)所述陀螺儀積分值和所述加速度值進(jìn)行積分卡爾曼濾波處理后獲得所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值；
其中在所述積分卡爾曼濾波處理中對(duì)系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差為
Q (n) =A Q (n-1) +B (U (k) - U(k_l))，
A和B為系統(tǒng)參數(shù),Q(n-1)為上一狀態(tài)的系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差,U(k)為當(dāng)前狀態(tài)的控制量，如果沒(méi)有控制量，U (k)為O;
S5:利用H)算法計(jì)算出電機(jī)輸出值并輸出給電機(jī)；
S6:嵌入式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊將所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值以及所述電機(jī)輸出值的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，所述上位機(jī)監(jiān)控所述微縮智能直立車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0023]本實(shí)施例的原理在于由于陀螺儀需要通過(guò)角速度積分得到角度，會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，而且本身就存在溫漂；加速度計(jì)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定，瞬時(shí)的誤差較大，所以要結(jié)合兩者做數(shù)據(jù)融合才能得到真實(shí)的角度?；诖吮緦?shí)施例提供了一種新型的卡爾曼濾波積分算法，以加速度值為例，其首先用卡爾曼濾波進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)的處理，卡爾曼濾波在下面的計(jì)算公式中進(jìn)行了演變。
[0024]X (k |k-l) =A X(k-l|k-l)+B U(k) (I)
式(I)中，x(k|k-l)是利用上一狀態(tài)預(yù)測(cè)的結(jié)果，x(k-l Ik-1)是上一狀態(tài)最優(yōu)的結(jié)果，U(k)為現(xiàn)在狀態(tài)的控制量，如果沒(méi)有控制量，它可以為O。
[0025]到現(xiàn)在為止，我們的系統(tǒng)結(jié)果已經(jīng)更新了，可是，對(duì)應(yīng)于X (k I k-D的協(xié)方差還沒(méi)更新。我們用P表示協(xié)方差:
P(k|k-1)=A P(k-l|k-l) A，+Q (2)
式(2)中，P(k|k-1)是X(k|k-1)對(duì)應(yīng)的協(xié)方差，P(k-l|k-l)是X(k-l|k-l)對(duì)應(yīng)的協(xié)方差，A’表示A的轉(zhuǎn)置矩陣，Q是系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差。式子(1)，(2)就是卡爾曼濾波器5個(gè)公式當(dāng)中的前兩個(gè)，也就是對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)。
[0026]現(xiàn)在我們有了現(xiàn)在狀態(tài)的預(yù)測(cè)結(jié)果，然后我們?cè)偈占F(xiàn)在狀態(tài)的測(cè)量值。結(jié)合預(yù)測(cè)值和測(cè)量值，我們可以得到現(xiàn)在狀態(tài)(k)的最優(yōu)化估算值X (k Ik):
X (k I k) = X (k |k-l)+Kg (k) (Z(k)-H X(k|k_l)) (3)
其中Kg為卡爾曼增益(Kalman Gain):
Kg (k) = P(k|k-1) H，/ (H P(k|k_l) Η，+ R) (4)
到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)得到了 k狀態(tài)下最優(yōu)的估算值X(k I k)。但是為了要令卡爾曼濾波器不斷的運(yùn)行下去直到系統(tǒng)過(guò)程結(jié)束，我們還要更新k狀態(tài)下X (k |k)的協(xié)方差:
P (k I k) = (1-Kg(k) H) P (k |k-l) (5)
其中I為I的矩陣，對(duì)于單模型單測(cè)量，1=1。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入k+Ι狀態(tài)時(shí)，P(k|k)就是式子(2)的 P(k-l|k-l)。
[0027]公式(I), (2), (3), (4), (5)為基礎(chǔ)的卡爾曼濾波公式。
[0028]本實(shí)施例在所述積分卡爾曼濾波處理中對(duì)系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差為
Q (n) =A Q (n-1) +B (U (k) - U(k_l))，
A和B為系統(tǒng)參數(shù),Q(n-1)為上一狀態(tài)的系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差,U(k)為當(dāng)前狀態(tài)的控制量，如果沒(méi)有控制量，U(k)為O。
[0029]通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)整Q(n)數(shù)值，可以減少其多系統(tǒng)誤差的影響，極大地提高了整體的精度。所述步驟SI至所述步驟S3為本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)技術(shù)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，故此處不再贅述。
[0030]優(yōu)選地所述步驟S5中所述電機(jī)輸出值為 Ul =Kp *Ager(n) + Kd*Gyo(η)；
其中Kp, Kd為系數(shù)Ager (η)為第η次角度值，Gyo (η)為第η次角加速度值。
[0031]優(yōu)選地所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為Is。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉此處所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔的設(shè)定旨在為了本實(shí)施例可以充分實(shí)施而進(jìn)行的說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)精度需要和器件的精度限定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，本實(shí)施例對(duì)此不作限定。
[0032]本實(shí)施例所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，通過(guò)對(duì)卡爾曼濾波算法進(jìn)行優(yōu)化在較高精準(zhǔn)度的前提下調(diào)控調(diào)節(jié)控制車(chē)輛平衡。能夠用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和嵌入式控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)嵌入式控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正開(kāi)展。
[0033]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于，包括微縮智能直立車(chē)車(chē)模，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模的后輪上安裝兩個(gè)電機(jī)，所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模上通過(guò)亞克力板固定有主板、嵌入式控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、角度測(cè)試模塊和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，其中所述角度測(cè)試模塊包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述角度測(cè)試模塊與所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模保持平衡；所述微縮智能直立車(chē)車(chē)模上還設(shè)有電源模塊，所述主板通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接所述嵌入式控制器、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述電源模塊、所述陀螺儀、所述加速度計(jì)和所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接兩個(gè)所述電機(jī)，所述嵌入式控制器接收所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述陀螺儀和所述加速度計(jì)發(fā)送的數(shù)據(jù)，所述嵌入式控制器通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。
2.如權(quán)利要求1所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為雙電機(jī)輸出模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主板還包括與其通過(guò)引腳信號(hào)線(xiàn)連接的SD卡存儲(chǔ)模塊和圖像識(shí)別模塊。
4.如權(quán)利要求2所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)為電腦、手機(jī)、平板電腦。
5.一種教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 51:每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后獲取角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)； 52:根據(jù)所述角度測(cè)試模塊采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度值，同時(shí)計(jì)算陀螺儀積分值； 53:對(duì)所述加速度值進(jìn)行卡爾曼濾波處理； S4:分別對(duì)所述陀螺儀積分值和所述加速度值進(jìn)行積分卡爾曼濾波處理后獲得所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值； 其中在所述積分卡爾曼濾波處理中對(duì)系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差為
Q (n) =A Q(n-l) +B (U (k) - U(k_l))， A和B為系統(tǒng)參數(shù),Q(n-1)為上一狀態(tài)的系統(tǒng)過(guò)程協(xié)方差,U(k)為當(dāng)前狀態(tài)的控制量，如果沒(méi)有控制量，U (k)為O; 55:利用PD算法計(jì)算出電機(jī)輸出值并輸出給電機(jī)； 56:嵌入式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊將所述微縮智能直立車(chē)的角度值和角加速度值以及所述電機(jī)輸出值的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，所述上位機(jī)監(jiān)控所述微縮智能直立車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，其特征在于:所述步驟S5中所述電機(jī)輸出值為
Ul =Kp *Ager(n) + Kd*Gyo(η)； 其中Kp, Kd為系數(shù)Ager (η)為第η次角度值，Gyo (η)為第η次角加速度值。
7.如權(quán)利要求5或6所述的教學(xué)用微縮智能直立車(chē)嵌入式控制方法，其特征在于:所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為Is。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK103970141SQ201410238338
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】閆琪, 金立立, 廉德富, 王江, 崔金銀 申請(qǐng)人:蕪湖藍(lán)宙電子科技有限公司