基于双驱动系统的电机匹配方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及智能小车驱动的技术领域，特别是涉及基于双驱动系统的电机匹配方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.目前的机器人研究中，大量的工作是针对集群调控算法创新设计来展开。然而，如果驱动系统的综合性能有限，集群算法的实际效果是难以体现的。且集群算法的验证往往对验证平台的数量有较高的要求，如果单个平台的成本相对较高的话，会增加多智能体实物系统的整体成本，这是难以负担的。为此，采用大量的低成本智能平台构建集群算法验证系统是高校和科研院所广泛采用的思路，可是低成本平台驱动系统出厂时的性能有限，例如低成本智能小车左右轮驱动系统差异较大，性能匹配水平有限。另一方面，在算法多次验证和反复使用的过程中，驱动系统经常会有不同程度的磨损或破坏的情况出现，这也可能导致驱动系统差异较大，性能匹配水平有限。因此，对于低成本集群算法验证平台各子系统的驱动系统打散，进行同质性匹配，再按照匹配结果重新配对组合是必要的。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供基于双驱动系统的电机匹配方法、装置、设备及存储介质，通过对多台电机进行数据匹配，减少配对电机之间的差异性。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了基于双驱动系统的电机匹配方法，包括：
5.获取预设工况下多台电机对应的电机转速数据，并对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集；
6.对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对，并基于配对结果计算两组电机转速数据的距离相关性系数，根据计算结果，生成相关性参数矩阵；
7.获取所述相关性参数矩阵的最小值，并将所述最小值及其对应的两组电机转速数据保存到匹配结果数据集中；
8.将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，判断所述电机转速数据集中是否存在电机转速数据，若是，则返回步骤“对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对”，若否，则输出所述匹配结果数据集。
9.进一步地，对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集，具体为：
10.对所述电机转速数据的格式进行调整，以使所有电机转速数据的时间步长相同，对格式调整后的所述所有电机转速数据进行集合，生成电机转速数据集。
11.进一步地，所述输出所述匹配结果数据集后，还包括：
12.根据所述匹配结果数据集对所述多台电机进行重新配对和组装，并对重新组装后的所述多台电机进行实验验证。
13.进一步地，本发明还提供了一种基于双驱动系统的电机匹配装置，包括：数据预处
理模块、配对模块、数据保存模块和匹配结果输出模块；
14.其中，所述数据预处理模块，用于获取预设工况下多台电机对应的电机转速数据，并对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集；
15.所述配对模块，用于对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对，并基于配对结果计算两组电机转速数据的距离相关性系数，根据计算结果，生成相关性参数矩阵；
16.所述数据保存模块，用于获取所述相关性参数矩阵的最小值，并将所述最小值及其对应的两组电机转速数据保存到匹配结果数据集中；
17.所述匹配结果输出模块，用于将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，判断所述电机转速数据集中是否存在电机转速数据，若是，则返回步骤“对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对”，若否，则输出所述匹配结果数据集。
18.进一步地，所述数据预处理模块，用于对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集，具体为：
19.对所述电机转速数据的格式进行调整，以使所有电机转速数据的时间步长相同，对格式调整后的所述所有电机转速数据进行集合，生成电机转速数据集。
20.进一步地，本发明提供的一种基于双驱动系统的电机匹配装置，还包括：组装模块；
21.其中，所述组装模块，用于根据所述匹配结果数据集对所述多台电机进行重新组装，并对重新组装后的所述多台电机进行实验验证。
22.进一步地，本发明还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项所述的基于双驱动系统的电机匹配方法。
23.进一步地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任意一项所述的基于双驱动系统的电机匹配方法。
24.本发明实施例基于双驱动系统的电机匹配方法、装置、设备及存储介质，与现有技术相比，具有如下有益效果：
25.通过对预处理后的多台电机对应的电机转速数据进行集合，生成电机转速数据集；基于所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对，计算每一配对对应的距离相关性系数，并根据计算结果，生成相关性参数矩阵；基于两组电机转速数据的相关性系数越小，其匹配程度越高，获取并保存所述相关性参数矩阵的最小值及其对应的两组电机转速数据，实现了在数据层面上对多台电机进行配对；将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，重复循环上述操作，直至所述电机转速数据集中不存在电机转速数据，输出所述电机匹配结果数据集。与现有技术相比，本发明通过对多台电机进行数据匹配，计算每一配对对应的距离相关性系数，以得到电机匹配结果，减少配对电机之间的差异性。
附图说明
26.图1是本发明提供的基于双驱动系统的电机匹配方法的一种实施例的流程示意图；
27.图2是本发明提供的基于双驱动系统的电机匹配装置的一种实施例的结构示意图；
28.图3a是本发明一种实施例的三辆智能小车的左轮电机的动态电机转速数据示意图；
29.图3b是本发明一种实施例的三辆智能小车的右轮电机的动态电机转速数据示意图；
30.图4a是本发明一种实施例的2号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；
31.图4b是本发明一种实施例的3号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；
32.图4c是本发明一种实施例的4号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；
33.图5是本发明一种实施例的匹配结果数据集示意图；
34.图6是本发明一种实施例的不变工况下智能小车的运动轨迹图；
35.图7是本发明一种实施例的变工况下智能小车的运动轨迹示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例1
38.参见图1，图1是本发明提供的基于双驱动系统的电机匹配方法的一种实施例的流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤101－步骤104，具体如下：
39.步骤101：获取预设工况下的多台电机对应的电机转速数据，并对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集。
40.本实施例中，选取实验用的多台双驱动系统的智能小车，其中，每台智能小车包含两个电机，用于分别控制智能小车的左右轮。对多台双驱动系统的智能小车进行悬空放置，并进行空载开环实验，基于传感器，获取每台智能小车的左右轮电机的电机转速数据。如图3a所示，图3a是三辆智能小车的左轮电机的动态电机转速数据示意图；图3b是三辆智能小车的右轮电机的动态电机转速数据示意图；其中，动态电机转速数据为小车电机在相同占空比信号下电机转速随时间变化的数据；且图3a和图3b均为输入占空比信号为0.3时的动态转速数据图，可知，在动态数据中电机转速幅值有不同的差异程度。
41.本实施例中，在对智能小车进行电机转速数据获取前，要先根据测试方案，设置实验所需的预设工况，其中，预设工况可以为不变工况，也可以为变工况，对于预设工况下的相关参数的设置，可基于实验人员进行相关设置。
42.本实施例中，若预设工况为不变工况时，在预设时间内对多台双驱动系统的智能小车输入相同的占空比信号，由于在同一电机中输入的占空比信号对应一组电机转速数据，因此，在每台双驱动系统的智能小车中输入同一占空比输入信号时，左右轮对应的驱动电机会产生一组电机转速数据。
43.作为本实施例中的一种优选方案，选取三台双驱动系统的智能小车，且对不同智能小车的电机进行编号处理，如第一台双驱动系统的智能小车的电机编号为1和2，第二台双驱动系统的智能小车的电机编号为3和4，第三台双驱动系统的智能小车的电机编号为5和6；对三台双驱动系统的智能小车输入同一占空比信号，得到每台智能小车的左右轮对应的驱动电机的电机转速数据。作为本实施例中的一种优选方案，输入的同一占空比信号为0.3。
44.本实施例中，若所述预设工况为变工况时，其与不变工况的差别仅在于，在预设时长内对多台双驱动系统的智能小车输入不同的占空比信号。作为本实施例中的一种举例说明，在预设时长为6秒的时间内，第1、2秒输入占空比为0.2，第3、4秒输入占空比为0.3，第5、6秒输入占空比为0.4，在预设时长内，每台双驱动系统的智能小车中左右轮对应的驱动电机同样会产生一组电机转速数据。
45.本实施例中，将获取预设工况下多台双驱动系统的智能小车产生的所有电机转速数据，作为实验数据，并对实验数据进行预处理。具体的，对作为实验数据的电机转速数据的数据格式进行调整，以使所有电机转速数据的时间步长相同，对进行数据格式调整后的所有智能小车左右轮电机的对应的电机转速数据进行整合，生成电机转速数据集。
46.步骤102：对所述电机转速数据集中的两两电机转速数据进行距离相关性系数计算，并根据计算结果，生成相关性参数矩阵。
47.本实施例中，根据每台智能小车的左右轮对应的电机转速数据，即可得出当前配对情况下的左右轮电机转速的差异程度，如图4a所示，图4a是2号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；如图4b所示，图4b是3号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；如图4c所示，图4c是4号智能小车左右轮电机对应的电机转速数据曲线图；将图4a、图4b和图4c进行对比可知，2号智能小车左右轮电机的电机转速数据曲线距离最大，因此认为2号智能小车的左右轮电机差异最大，3号智能小车次之，4号智能小车差异最小。本实施例中，智能小车的左右轮电机差异程度还会对智能小车的实际轨迹产生影响，智能小车的左右轮电机差异程度较大时其实际轨迹偏差更大。
48.本实施例中，由于电机转速数据集中的每一电机转速数据对应不同智能小车的左右轮电机，对电机转速数据集中的所有电机转速数据进行两两配对，即在数据层面实现了对实验中所有智能小车的左右轮进行拆分配对的操作，获取所有配对的可能性，并基于配对结果获取所有配对对应的电机转速数据。
49.本实施例中，获取各个配对中两组电机转速数据之间的距离值，也就是获取两组电机转速数据的差值，并将每个配对中两组电机转速数据的差值作为该配对对应的距离相关性系数，将获取的各个配对对应的距离相关性系数进行集合，生成相关性参数矩阵。
50.步骤103：获取所述相关性参数矩阵的最小值，并将所述最小值及其对应的两组电机转速数据保存到匹配结果数据集中。
51.本实施例中，由于两组电机转速数据的距离值越小，其相关性越好，即匹配程度越
高，因此对相关性参数矩阵中的所有距离相关性系数进行遍历，获取所述相关性参数矩阵的最小值，并根据最小值获取其对应的配对中两组电机转速数据，同时基于两组电机转速数据，得到其对应的智能小车的左右轮电机的编号，并将两组电机转速数据对应的智能小车的左右轮电机的编号作为配对结果，将获取的最小值作为距离参数保存到匹配结果数据集中。
52.步骤104：将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，判断所述电机转速数据集中是否存在电机转速数据，若是，则返回步骤“对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对”，若否，则输出所述匹配结果数据集。
53.本实施例中，基于获取到相关性参数矩阵中的最小值对应的配对中两组电机转速数据，对电机转速数据集中对应的两组电机转速数据进行删除，并生成新的电机转速数据集，判断所述新生成的电机转速数据集中是否存在电机转速数据，若是，则对新生成的电机转速数据集同样按照上述步骤102－步骤104的操作，不断循环更新电机转速数据集中的电机转速数据，以使不断生成新的相关性参数矩阵，并对不断生成新的相关性参数矩阵进行最小值获取，并将最小值对应的两组电机转速数据对应的智能小车的左右轮电机的编号及获取的最小值保存到匹配结果数据集中。若判断所述新生成的电机转速数据集中不存在电机转速数据，则输出匹配结果数据集。其中，匹配结果数据集如图5所示。
54.本实施例中，在输出匹配结果数据集后，还根据所述匹配结果数据集对所述多台电机进行硬件层面上的重新配对和组装，以使在硬件的基础上减小智能小车左右轮电机之间的差异性，
55.本实施例中，在不变工况下对重新组装匹配电机后的智能小车进行实验验证，具体的，对三辆智能小车分别输入相同占空比信号，使其偏航角为0，从坐标原点处出发，根据三辆小车的运动轨迹进行验证。如图6所示，图6是不变工况下智能小车的运动轨迹图，图中虚线为匹配前随机组装的轨迹结果，实线为对电机按匹配结果匹配后重新组装的轨迹，从图中可以明显的看出匹配后的小车能够更稳定更快速更准确的完成规定的任务，即同质性匹配法对提升小车本身性能是有明显作用的。
56.本实施例中，还在变工况下对重新组装匹配电机后的智能小车进行实验验证，具体的，基于变工况数据，对三辆智能小车分别输入不同的占空比信号，使其偏航角为0，从坐标原点处出发，根据三辆小车的运动轨迹进行验证。如图7所示，图7是变工况下智能小车的运动轨迹图，实线为根据匹配结果重新安装的智能小车的运动轨迹，虚线为与其他任意驱动系统组合的轨迹，可以看出匹配的一组驱动系统更具有一致性，相较于其他组合可以更准确的完成任务。
57.本实施例中，通过针对驱动系统中的电机的差异性进行电机匹配，对小车重新配对组装，实现了对智能小车的驱动系统的优化，保证驱动系统最大限度的稳定，并基于简单的算法获取匹配结果，降低控制层面的负担。
58.参见图2，图2是本发明提供的基于双驱动系统的电机匹配装置的一种实施例的流程示意图，如图2所示，该装置包括数据预处理模块201、配对模块202、数据保存模块203和匹配结果输出模块204，具体如下：
59.数据预处理模块201，用于获取预设工况下多台电机对应的电机转速数据，并对所
述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集。
60.配对模块202，用于对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对，并基于配对结果计算两组电机转速数据的距离相关性系数，根据计算结果，生成相关性参数矩阵。
61.数据保存模块203，用于获取所述相关性参数矩阵的最小值，并将所述最小值及其对应的两组电机转速数据保存到匹配结果数据集中。
62.匹配结果输出模块204，用于将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，判断所述电机转速数据集中是否存在电机转速数据，若是，则返回步骤“对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对”，若否，则输出所述匹配结果数据集。
63.本实施例中，基于双驱动系统的电机匹配装置，还包括：组装模块；其中，所述组装模块，用于根据所述匹配结果数据集对所述多台电机进行重新组装，并对重新组装后的所述多台电机进行实验验证。
64.本实施例中，数据预处理模块201，用于对所述电机转速数据进行预处理，生成电机转速数据集，具体的，对所述电机转速数据的格式进行调整，以使所有电机转速数据的时间步长相同，对格式调整后的所述所有电机转速数据进行集合，生成电机转速数据集。
65.所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
66.需要说明的是，上述基于双驱动系统的电机匹配装置的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
67.在上述的基于双驱动系统的电机匹配方法的实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种基于双驱动系统的电机匹配终端设备，该基于双驱动系统的电机匹配终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任意一实施例的基于双驱动系统的电机匹配方法。
68.示例性的，在这一实施例中所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述基于双驱动系统的电机匹配终端设备中的执行过程。
69.所述基于双驱动系统的电机匹配终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基于双驱动系统的电机匹配终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
70.所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器
等，所述处理器是所述基于双驱动系统的电机匹配终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于双驱动系统的电机匹配终端设备的各个部分。
71.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述相基于双驱动系统的电机匹配终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
72.在上述基于双驱动系统的电机匹配方法的实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时，控制所述存储介质所在的设备执行本发明任意一实施例的基于双驱动系统的电机匹配方法。
73.在这一实施例中，上述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read－only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
74.综上，本发明基于双驱动系统的电机匹配方法、装置、设备及存储介质，通过集合多台电机对应的电机转速数据，生成电机转速数据集；对所述电机转速数据集中的电机转速数据进行两两配对，计算每一配对对应的距离相关性系数，并根据计算结果，生成相关性参数矩阵；获取并保存所述相关性参数矩阵的最小值及其对应的两组电机转速数据，将所述电机转速数据集中所述最小值对应的两组电机转速数据进行删除，生成新的电机转速数据集，重复循环上述操作，直至所述电机转速数据集中不存在电机转速数据，输出所述电机匹配结果数据集。与现有技术相比，本发明通过对多台电机进行数据匹配，以使减少配对电机之间的差异性。
75.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。