一种两轮车的运动控制方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本公开涉及一种两轮车的运动控制方法、装置及电子设备，属于车辆仿真与控制技术领域。两轮车的运动控制方法包括：获取两轮车的目标部件的动力控制参数；将动力控制参数输入预设两轮车运动仿真模型进行运动仿真处理，得到两轮车的目标运动数据；其中，预设两轮车运动仿真模型根据两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到；根据目标运动数据，对两轮车的运动进行控制，得到控制结果，并输出。本公开可实现对两轮车的运动进行仿真模拟，可根据给定的动力控制参数，对两轮车的运动进行控制。动进行控制。动进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种两轮车的运动控制方法、装置及电子设备


[0001]本公开属于车辆仿真与控制
，具体涉及一种两轮车的运动控制方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]随着无人驾驶行业的迅速发展，车辆仿真及控制的需求越来越多，目前市面上存在较多的车辆动力学仿真软件，但大多数针对商用车、卡车等四轮或更多轮的车辆；
[0003]对于如何建立两轮车的物理模型，使之能够在各种虚拟复杂环境下进行运动仿真及控制的具体方法并没有被充分讨论，没有描述人车在道路上运动的整个描述，无法实现两轮车(如自行车)的运动仿真，不能有效对两轮车的运动进行控制，不能满足实际需求。

技术实现思路

[0004]本公开实施例的目的是提供一种两轮车的运动控制方法、装置及电子设备，解决现有技术无法实现两轮车的运动仿真，不能有效对两轮车的运动轨迹、运动姿态以及动负荷等进行控制，不能满足实际需求的问题。
[0005]第一方面，本公开实施例提供了一种两轮车的运动控制方法，方法包括：
[0006]获取两轮车的目标部件的动力控制参数；
[0007]将动力控制参数输入预设两轮车运动仿真模型进行运动仿真处理，得到两轮车的目标运动数据；其中，预设两轮车运动仿真模型根据两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到；
[0008]根据目标运动数据，对两轮车的运动进行控制，得到控制结果。
[0009]可选地，根据两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到预设两轮车运动仿真模型，包括：
[0010]根据两轮车的目标部件之间的约束关系，获取两轮车的目标部件的总自由度；
[0011]根据两轮车的目标部件的运动关系，获取两轮车的目标部件的目标运动场景的描述；
[0012]根据目标运动场景的描述，得到预设两轮车运动仿真模型；
[0013]其中，目标运动场景的描述包括：两轮车的运动速度和两轮车的后车架的转动角速度之间的关系描述、与两轮车在全局坐标系下的姿态之间的关系描述以及两轮车在目标运动状态下的运动平衡方程；
[0014]表示两轮车在全局坐标系下的纵向坐标参数，为两轮车在全局坐标系下的横向坐标参数，表示两轮车在全局坐标系下的垂直坐标参数，为两轮车在全局坐标系下的位置坐标参数；δ为绕两轮车的X轴的角度，θ为绕两轮车的Y轴的角度，为绕两轮车的Z轴的角度；目标部件包括：后轮、后车架、前车架、前轮和踏板中的至少一项。
[0015]可选地，根据两轮车的目标部件之间的约束关系，获取两轮车的目标部件的总自
由度，包括：
[0016]通过公式：L＝M1
×
a
‑
M2
×
M1得到两轮车的目标部件的总自由度；其中，L为目标部件的总自由度，M1为目标部件的个数，a为两轮车在全局坐标系下的位置参数和姿态参数的总个数，M2为目标部件之间的约束硬件的个数；
[0017]根据两轮车的目标部件的运动参数之间的约束关系，对总自由度进行过滤，得到两轮车的目标部件的自由度。
[0018]可选地，根据两轮车的目标部件之间的运动参数之间的约束关系，对总自由度进行过滤，得到两轮车的目标部件的自由度，包括：
[0019]获取两轮车的踏板转动角速度ω0与后轮转速ω1之间的第一约束关系、前轮转速ω2与后轮转速ω1之间的第二约束关系、后车架绕Z轴转动角速度ω与前车架转角之间的第三约束关系；
[0020]根据第一约束关系、第二约束关系和第三约束关系中的至少一项，对总自由度进行过滤，得到两轮车的目标部件的自由度。
[0021]可选地，两轮车的运动速度v和两轮车的后车架的转动角速度之间的关系描述，包括：
[0022][0023]其中，ω0为踏板的转动角速度，ω1为后轮转速，ω2为前轮转速，为转动角速度，i为两轮车的传动装置的传动比；
[0024]u1为前轮中心速度，u2为后轮中心速度；
[0025]R
r
为后轮半径，R
f
为前轮半径，α为方向转动角度；
[0026]L为前轮轴和后轮轴之间的水平长度，L
r
为质心到后轮轴的水平长度；
[0027]为两轮车的运动速度。
[0028]可选地，与两轮车在全局坐标系下的姿态之间的关系描述，包括：
[0029][0030]其中，为坐标变换矩阵，为单位方向向量。
[0031]可选地，两轮车在目标运动状态下的运动平衡方程，包括：
[0032][0033]其中，F
t
为驱动力，F
fr
为后轮的滚动阻力，F
dr
为后轮的滚动空气阻力，F
br
为后轮的刹车阻力，F
w
为两轮车行驶时的空气阻力，β为两轮车行驶时的坡道角度，F
ff
为前轮的滚动阻力，F
df
为前轮的滚动空气阻力，F
bf
为前轮的刹车阻力，α为方向转动角度，F
i
为坡道阻力，m为两轮车和车载物的总质量，为加速度的纵向分量，为加速度的横向分量，为运动速度，为转动角速度，为后轮中心速度u2的一阶导数，L
r
为质心到后轮轴的水平长度，L为前轮轴和后轮轴之间的水平长度，g为重力加速度，δ为两轮车的侧倾角度。
[0034]第二方面，本公开实施例提供了一种两轮车的运动控制装置，装置包括：
[0035]获取模块，用于获取两轮车的目标部件的动力控制参数；
[0036]处理模块，用于将动力控制参数输入预设两轮车运动仿真模型进行运动仿真处理，得到两轮车的目标运动数据；其中，预设两轮车运动仿真模型根据两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到；根据目标运动数据，对两轮车的运动进行控制，得到控制结果，并输出。
[0037]可选地，根据两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到预设两轮车运动仿真模型，包括：
[0038]根据两轮车的目标部件之间的约束关系，获取两轮车的目标部件的总自由度；
[0039]根据两轮车的目标部件的运动关系，获取两轮车的目标部件的目标运动场景的描述；
[0040]根据目标运动场景的描述，得到预设两轮车运动仿真模型；
[0041]其中，目标运动场景的描述包括：两轮车的运动速度和两轮车的后车架的转动角速度之间的关系描述、与两轮车在全局坐标系下的姿态之间的关系描述以及两轮车在目标运动状态下的运动平衡方程；
[0042]表示两轮车在全局坐标系下的纵向坐标参数，为两轮车在全局坐标系下的横向坐标参数，表示两轮车在全局坐标系下的垂直坐标参数，为两轮车在全局坐标系下的位置坐标参数；δ为绕两轮车的X轴的角度，θ为绕两轮车的Y轴的角度，为绕两轮车的Z轴的角度；目标部件包括：后轮、后车架、前车架、前轮和踏板中的至少一项。
[0043]可选地，根据两轮车的目标部件之间的约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两轮车的运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取两轮车的目标部件的动力控制参数；将所述动力控制参数输入预设两轮车运动仿真模型进行运动仿真处理，得到所述两轮车的目标运动数据；其中，所述预设两轮车运动仿真模型根据所述两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到；根据所述目标运动数据，对所述两轮车的运动进行控制，得到控制结果。2.根据权利要求1所述的两轮车的运动控制方法，其特征在于，根据所述两轮车的目标部件的自由度和目标运动场景的描述进行建模得到所述预设两轮车运动仿真模型，包括：根据所述两轮车的目标部件之间的约束关系，获取所述两轮车的目标部件的总自由度；根据所述两轮车的目标部件的运动关系，获取所述两轮车的目标部件的目标运动场景的描述；根据所述目标运动场景的描述，得到所述预设两轮车运动仿真模型；其中，所述目标运动场景的描述包括：所述两轮车的运动速度和所述两轮车的后车架的转动角速度之间的关系描述、与所述两轮车在全局坐标系下的姿态之间的关系描述以及两轮车在目标运动状态下的运动平衡方程；表示所述两轮车在全局坐标系下的纵向坐标参数，为所述两轮车在全局坐标系下的横向坐标参数，表示所述两轮车在全局坐标系下的垂直坐标参数，为两轮车在全局坐标系下的位置坐标参数；δ为绕两轮车的X轴的角度，θ为绕两轮车的Y轴的角度，为绕两轮车的Z轴的角度；所述目标部件包括：后轮、后车架、前车架、前轮和踏板中的至少一项。3.根据权利要求2所述的两轮车的运动控制方法，其特征在于，根据两轮车的目标部件之间的约束关系，获取所述两轮车的目标部件的总自由度，包括：通过公式：L＝M1
×
a
‑
M2
×
M1得到所述两轮车的目标部件的总自由度；其中，L为所述目标部件的总自由度，M1为所述目标部件的个数，a为所述两轮车在全局坐标系下的位置参数和姿态参数的总个数，M2为所述目标部件之间的约束硬件的个数；根据所述两轮车的目标部件的运动参数之间的约束关系，对所述总自由度进行过滤，得到所述两轮车的目标部件的自由度。4.根据权利要求2所述的两轮车的运动控制方法，其特征在于，根据所述两轮车的目标部件之间的运动参数之间的约束关系，对所述总自由度进行过滤，得到所述两轮车的目标部件的自由度，包括：获取所述两轮车的踏板转动角速度ω0与后轮转速ω1之间的第一约束关系、前轮转速ω2与后轮转速ω1之间的第二约束关系、后车架绕Z轴转动角速度ω与前车架转角之间的第三约束关系；根据所述第一约束关系、第二约束关系和第三约束关系中的至少一项，对所述总自由度进行过滤，得到所述两轮车的目标部件的自由度。5.根据权利要求2所述的两轮车的运动控制方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：项云飞，张安春，
申请(专利权)人：万物镜像北京计算机系统有限公司，
类型：发明
国别省市：