采用SGCMG的两轮单辙平台自平衡控制技术

摘要

针对以自行车、摩托车为代表的两轮单辙平台的自然不稳定问题，采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为平衡控制机构，研究两轮单辙平台不同工况下自平衡控制算法。分析两轮单辙平台横向力矩，推导横滚转动动力学方程，并根据不同状态误差设计了增益调度PID控制器；建立轮-地接触点模型，修正曲线运动时目标横滚角，减小反馈静差，获得更好的动态响应；以前叉转向趋势预估未来时刻转向角度与目标平衡横滚角度，提前调整姿态以重力矩抵消离心力矩，模拟人骑行时的预判压弯行为。相关算法经仿真验证与实车测试，可在静止与曲线运动等工况下保持动态平衡，效果良好，表明了算法的有效性。

关键词

平衡控制 / 控制力矩陀螺 / 两轮单辙平台 / 横滚角预测 / 增益调度PID