基于IMU信号的舵轮底盘控制方法、装置以及计算机设备

本发明涉及智能底盘控制，特别涉及是一种基于imu信号的舵轮底盘控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、四舵轮底盘通常包括分别设置于车体前左、前右、后左和后右位置的四个舵轮。每个舵轮配置有舵向驱动机构和轮向驱动机构，其中，舵向驱动机构用于调整车轮相对于车体的方向，轮向驱动机构用于输出驱动力矩或制动力矩。普通平移模式下，底盘控制器根据车辆期望运动状态计算四个轮向电机的原始期望力矩，并将所述原始期望力矩发送至各轮组电机。

2、在坡道、坑洼、起伏、颠簸或车轮与地面接触状态发生变化的工况下，各车轮实际产生的有效驱动力可能存在差异。轮向电机的实际反馈力矩仅表示电机侧输出状态，不能直接等同于该车轮对车体纵向力、横向力和偏航力矩的实际有效贡献。

3、由此可能产生以下问题：某一车轮的电机反馈力矩较大，但其对车体的有效驱动力贡献较低；直接按照固定比例分配四轮力矩，可能导致低有效贡献车轮继续承担较大力矩；单独降低某一车轮的力矩，可能造成车辆总纵向力、横向力或偏航力矩偏离原有控制目标。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种基于imu信号的舵轮底盘控制方法、装置、计算机设备及存储介质，在不增加额外传感器的前提下，提高计算的车辆舵轮反馈力矩矩阵相对于车轮对车体有效贡献的准确性，用以进行输出力矩矩阵求解，提升舵轮底盘在复杂地面条件下的通过性与运动稳定性。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于imu信号的舵轮底盘控制方法，包括以下步骤：

3、获得当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据以及imu输出信号；

4、根据当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据进行车辆目标广义力计算，获得当前采样周期的车辆目标广义力，其中，所述车辆目标广义力用以指示车辆期望的纵向力、横向力以及偏航力矩；

5、根据当前采样周期的imu输出信号进行车辆实际运动响应向量计算，获得当前采样周期的车辆实际运动响应向量；

6、根据当前采样周期的车辆实际运动响应向量进行有效贡献系数估计，获得当前采样周期的舵轮有效贡献系数矩阵，其中，所述舵轮有效贡献系数矩阵包括各个舵轮的有效贡献系数；

7、根据当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据、imu输出信号以及舵轮有效贡献系数矩阵进行车辆工况判断，获得当前采样周期的车辆工况；

8、根据当前采样周期的车辆工况以及舵轮有效贡献系数矩阵，以当前采样周期的所述车辆目标广义力控制目标，对当前采样周期的车辆的舵轮输出力矩矩阵进行约束优化求解，获得当前采样周期的舵轮输出力矩矩阵；根据当前采样周期的舵轮输出力矩矩阵，对车辆进行控制。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种基于imu信号的舵轮底盘控制装置，包括：

10、数据获得模块，用于获得当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据以及imu输出信号；

11、目标广义力计算模块，用于根据当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据进行车辆目标广义力计算，获得当前采样周期的车辆目标广义力，其中，所述车辆目标广义力用以指示车辆期望的纵向力、横向力以及偏航力矩；

12、运动响应向量计算模块，用于根据当前采样周期的imu输出信号进行车辆实际运动响应向量计算，获得当前采样周期的车辆实际运动响应向量；

13、有效贡献系数计算模块，用于根据当前采样周期的车辆实际运动响应向量进行有效贡献系数估计，获得当前采样周期的舵轮有效贡献系数矩阵，其中，所述舵轮有效贡献系数矩阵包括各个舵轮的有效贡献系数；

14、车辆工况判断模块，用于判断根据当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据、imu输出信号以及舵轮有效贡献系数矩阵进行车辆工况判断，获得当前采样周期的车辆工况；

15、车辆控制模块，用于根据当前采样周期的车辆工况以及舵轮有效贡献系数矩阵，以当前采样周期的所述车辆目标广义力控制目标，对当前采样周期的车辆的舵轮输出力矩矩阵进行约束优化求解，获得当前采样周期的舵轮输出力矩矩阵；根据当前采样周期的舵轮输出力矩矩阵，对车辆进行控制。

16、第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述基于imu信号的舵轮底盘控制方法的步骤。

17、第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法的步骤。

18、在本申请实施例中，提供一种基于imu信号的舵轮底盘控制方法、装置、计算机设备及存储介质，在不增加额外传感器的前提下，提高计算的车辆舵轮反馈力矩矩阵相对于车轮对车体有效贡献的准确性，用以进行输出力矩矩阵求解，提升舵轮底盘在复杂地面条件下的通过性与运动稳定性。

19、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

1.一种基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于：所述舵轮轮组数据包括若干个舵轮的实际偏航角、安装位置以及轮向电机输出力矩；

3.根据权利要求2所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于，所述根据当前采样周期的imu输出信号进行车辆实际运动响应向量计算，获得当前采样周期的车辆实际运动响应向量，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于，所述根据当前采样周期的车辆实际运动响应向量进行有效贡献系数估计，获得当前采样周期的舵轮有效贡献系数矩阵，包括步骤：

5.根据权利要求4所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于，所述根据当前采样周期的车辆的舵轮轮组数据、imu输出信号以及舵轮有效贡献系数矩阵进行车辆工况判断，获得当前采样周期的车辆工况，包括步骤：

6.根据权利要求5所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于，所述根据当前采样周期的车辆工况以及舵轮有效贡献系数矩阵，以当前采样周期的所述车辆目标广义力控制目标，对当前采样周期的车辆的舵轮输出力矩矩阵进行约束优化求解，获得当前采样周期的舵轮输出力矩矩阵，包括步骤：

7.根据权利要求1或6所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法，其特征在于：所述车辆工况包括坡度补偿工况；

8.一种基于imu信号的舵轮底盘控制装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于imu信号的舵轮底盘控制方法的步骤。