深圳市兴丰源电子科技有限公司蔡由平获国家专利权
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龙图腾网获悉深圳市兴丰源电子科技有限公司申请的专利一种平衡车控制方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120428629B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510572524.6,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权一种平衡车控制方法及系统是由蔡由平;蔡中杰设计研发完成,并于2025-05-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种平衡车控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及PID控制技术领域,且公开了一种平衡车控制方法及系统,包括数据采集与预处理模块、预测模型训练模块、控制参数组合获取模块以及智能控制模块;通过设有预测模型训练模块与控制参数组合获取模块,有利于通过在自然启发算法中引入步骤S2训练好的平衡性能预测模型,对自然启发算法进行改进,将神经网络模型融入自然启发算法的适应度计算中,能够充分发挥神经网络的非线性和多模态的数据建模能力,有效地捕捉复杂的数据关系;依据并行计算处理机制,提高计算效率,并通过深度学习技术对不同数据下平衡车的平衡性能进行预测,为后续选取最优PID控制参数组合奠定基础。
本发明授权一种平衡车控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种平衡车控制方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤S1:数据采集与预处理:采集平衡车的历史数据与实时数据,并进行预处理操作; 步骤S2:采用卡尔曼滤波算法对下一时刻的平衡车姿态角进行估计,并基于平衡车的历史数据训练平衡性能预测模型; 步骤S3:在自然启发算法中引入步骤S2训练好的平衡性能预测模型,对自然启发算法进行改进,并基于改进后的自然启发算法获取最优PID控制参数组合; 步骤S4:基于最优PID控制参数组合对下一时刻的平衡车进行PID控制; 所述步骤S3中改进后的自然启发算法具体方式为: 步骤S31:将每个PID控制参数组合看作一只蝙蝠,随机选取只构建初始种群,即种群规模为,第只蝙蝠的位置为,速度为,声波频率为,声波响度为,脉冲频度为,最大迭代次数; 步骤S32:确定适应度函数; 步骤S33:找出当前种群中蝙蝠最优位置,并更新蝙蝠位置与速度;所述当前种群中蝙蝠最优位置即为该次迭代中适应度最大值的对应的PID控制参数组合所对应的蝙蝠位置; 步骤S34:生成一个之间的随机数,若,则进行随机飞行,原最优位置附近会随机飞行产生新的位置,否则按照蝙蝠位置更新公式更新蝙蝠位置; 步骤S35:再生成一个上的随机数,若,且新的最优位置所对应的适应度大于原最优位置的适应度,则接受该位置,将新的位置作为当前最优位置,并调整声波响度减小和脉冲频度增大; 步骤S36:判断是否达到最大迭代次数,若达到最大迭代次数则迭代结束,否则令,循环步骤S32至步骤S36;迭代结束时对所有蝙蝠的适应度值进行排序,找出当前的最优位置,获取当前的最优位置的蝙蝠所对应的PID控制参数组合作为最优PID控制参数组合; 所述适应度函数表示为:;其中,表示第只蝙蝠所对应的PID控制参数组合的适应度,表示第只蝙蝠所对应的PID控制参数组合的预测平衡性能指数; 所述预测平衡性能指数的获取方式为: 将第只蝙蝠所对应的PID控制参数组合与步骤S2中下一时刻的平衡车姿态角估计值输入至训练好的平衡性能预测模型,得出预测平衡性能指数;即当下一时刻的PID控制参数组合为第只蝙蝠所对应的PID控制参数组合时,平衡车的预测平衡性能指数。
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