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申请/专利权人：杭州电子科技大学
申请日：2021-10-08
公开（公告）日：2024-05-31
公开（公告）号：CN114019787B
主分类号：G05B11/42
分类号：G05B11/42
优先权：
专利状态码：有效-授权
法律状态：2024.05.31#授权;2022.02.25#实质审查的生效;2022.02.08#公开
摘要：本发明公开了一种基于ELM观测器的平衡自行车滑模控制系统及方法，系统中主控器根据传感器组采集的运动参数对电机部输出控制，主控器中设置分别用于反作用轮的平衡控制器，前进电机的速度控制器和转向的方向控制器，并通过uart与上位机进行交互；所述传感器组用于采集自平衡自行车的运动参数，该运动参数包括角速度、加速度和电机部转速；所述电机部包括反作用轮驱动电机、前进电机和转向舵机。本发明通过更加精简且全面的建模过程和创新性的应用基于ELM观测器的滑模控制方法，提高了系统的响应速度和抗干扰能力，使得自平衡自行车的控制系统能够通过ELM观测器预估外部扰动并进行补偿，使得平衡自行车的平衡控制更加稳定。
主权项：1.一种基于ELM观测器的平衡自行车滑模控制系统，平衡自行车包括前轮、车把、后轮、车架和安装于车架中间位置的反作用轮，其特征在于，还包括主控器、与主控器分别连接的传感器组和电机部，其中，所述主控器根据传感器组采集的运动参数对电机部输出控制，主控器中设置分别用于反作用轮的平衡控制器，前进电机的速度控制器和转向的方向控制器，并通过uart与上位机进行交互；所述传感器组用于采集自平衡自行车的运动参数，该运动参数包括角速度、加速度和电机部转速；所述电机部包括反作用轮驱动电机、前进电机和转向舵机；所述反作用轮的平衡控制器为基于ELM观测器的滑模控制器的输出方程为： 其中，sign为符号函数，u表示输出的平衡力矩，M0、J0分别为平衡自行车的质量和转动惯量的估计值，m、h、a、b分别表示平衡自行车的质量、反作用轮中心到地面的距离、后轮到反作用轮的距离和前轮后轮的距离，为平衡自行车的倾斜角度，其中e$由其导数确定，表示当前角度与目标角度的差值，γ#和γ"是两个正参数；k1、k2为常数，q#和q"是两个奇数，且q"q#0，v表示平衡自行车前进的速度，β表示前轮偏转角，表示ELM最小范数的最小二乘解的估计值，其由导数定义，其中，η为一个整数，H表示隐含层网络；Hx,w,b表示ELM隐含层的输出矩阵，x表示输入w表示输入权重，b表示输入偏置。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 杭州电子科技大学 基于ELM观测器的平衡自行车滑模控制系统及方法
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