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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车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：CN116540537B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-28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：202310459254.9，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车是由王敏;潘鸿飞;戴诗陆设计研发完成，并于2023-04-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车在说明书摘要公布了：本发明公开了一种带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车，决了无人自行车在系统参数不能准确测量条件下的控制问题。该方法将无人自行车的控制解耦成车速控制、转向控制和平衡控制三个并行的任务，采用比例‑积分PI控制器实现车速控制，采用一阶滤波器实现转向控制，采用自适应神经网络控制器实现平衡控制。本发明提出的控制方法在系统建模不准确的条件下，有效地解决了无人自行车在不同车速、不同转向角度条件下的平衡控制问题，同时能够对系统模型中的不确定参数和函数进行辨识。

本发明授权带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车在权利要求书中公布了：1.带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法，其特征在于，包括下述步骤： S1、建立无人自行车的动力学模型： 其中，t是时间，I0是系统的横滚转动惯量，m0是系统的质量，h是系统的重心高度，g是重力加速度，α是前叉的后倾角，a、b和c是与无人自行车的尺寸有关的常数，θt是倾斜角，是倾斜角速度，是角加速度，vt是车速，和分别是速度的一阶导数和二阶导数，δt是前轮转向角度，是前轮转向角度的导数；Rm1、Lm1和Jm1分别是平衡电机的电阻、电感和转子转动惯量，Ke1、Kt1分别是平衡电机的电压-转速比例系数和电流-力矩比例系数；ωbt是平衡电机的转速，和分别是平衡电机转速的一阶导数和二阶导数，um1t是平衡电机的控制电压；Rm2、Lm2和Jm2分别是后轮驱动电机的电阻、电感和转子转动惯量，Ke2、Kt2分别是后轮驱动电机的电压-转速比例系数和电流-力矩比例系数，um2t是后轮驱动电机的驱动电压；τf是最大静摩擦力矩，Sgn·是符号函数；τδ是舵机响应时间常数，uδt是舵机的转向角度指令； S2、设计分段连续的期望速度参考信号vdt，使用PI控制器控制后轮驱动电机的电压um2t，使无人自行车的车速vt跟随vdt；设计分段连续的期望转向角参考信号δdt，使用一阶滤波器产生舵机转向角度指令uδt，使转向角δt跟随δdt； S3、根据所述动力学模型，设计自适应神经网络控制器控制无人自行车的平衡，自适应神经网络控制器由指令滤波器和控制器组成，对平衡电机的输入电压进行控制；指令滤波器用于产生倾斜角的参考信号，滤波器的实现如下： 其中ydt是指令滤波器的输出，同时也是倾斜角的参考信号，π1t和π2t是滤波器的状态变量，τ1和τ2是滤波器的时间常数，Γη是常数，k1η是常数增益，是神经网络权值的估计，Svt，δt是高斯型径向基函数： skvt，δt代表第k个神经元，[vi，δj]T是第k个神经元对应的中心向量，i＝1,2，...N1，j＝1,2，...N2，N1和N2是两个正整数，是沿着两个维度布置神经元的数量，N＝N1×N2是神经元的数量，k＝1,2，...，N，rv和rδ是用于控制神经元宽度的常数； 定义输出跟踪误差z1t＝θt-ydt，构建控制器为： 其中α1t是虚拟控制器；和是自适应参数估计，是神经网络权值估计，和是它们的自适应律；γ1、γ2和Γr是常数，σ1、σ2和σr是用于保证鲁棒性的小常数。

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