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龙图腾网获悉华侨大学申请的专利一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统及方法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：CN120065701B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18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：202510542496.3，技术领域涉及：G05B11/42；该发明授权一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统及方法是由吴昊;张俊杰;郑俊杰;晏来成设计研发完成，并于2025-04-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统及方法，系统采用IMU、编码器、磁力计等多种传感器，并利用卡尔曼滤波实现车辆实时姿态（纵向倾角、侧向倾角、航向角）与速度的高精度估计。通过外环PID调节目标纵向倾角、内环PID控制驱动电机产生所需力矩，同时利用侧向控制模块驱动惯性飞轮实现辅助转向及左右平衡。自适应调参与故障检测机制保障系统稳定性，通信模块结合区块链技术对关键运行数据进行记录与校验。该系统适用于物流配送、危险环境巡检等复杂场景，具有结构紧凑、控制精度高和数据安全可靠的优点。

本发明授权一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于串级PID与多传感器融合的自平衡独轮车辆控制系统，其特征在于，包括： 主驱动模块，用于驱动车辆所设单车轮实现前进、后退运动； 惯性平衡飞轮模块，该模块包括一惯性平衡飞轮及其驱动机构，用于通过惯性平衡飞轮旋转产生侧向反作用力矩调节车辆的侧向倾角； 多传感器模块，包括惯性测量单元、磁力计、车轮编码器以及环境传感器，用于采集车辆的倾角、角速度、航向、速度及环境信息； 主控制器，与所述多传感器模块、主驱动模块、惯性平衡飞轮模块及通信模块电连接，用于实时执行数据融合、串级PID控制、自适应调参、故障检测及数据记录与验证； 侧向控制模块，设置于主控制器内或与其配合工作，所述侧向控制模块用于根据车辆侧向状态和转向要求计算目标侧向倾角，并将该目标侧向倾角转换为平衡飞轮的控制指令； 通信模块，用于实现车辆与外部监控平台或其他车辆间的无线数据通信，并将车辆的实时姿态及运动控制数据通过区块链技术进行记录和校验； 电源模块，用于为系统各模块提供稳定直流电源； 所述主控制器实施的串级PID控制包括外环和内环，外环PID控制以车辆目标速度vref与实际速度v之间的误差ev=vref-v为输入，输出目标纵向倾角，其控制规律为： ； 其中，、和分别为外环PID的比例、积分、微分控制增益，表示t时刻的目标纵向倾角，表示t时刻车辆目标速度与实际速度之间的误差，表示时刻车辆目标速度与实际速度之间的误差，也表示时间，在积分符号内做积分变量使用； 内环PID控制以与传感器融合得到的实际纵向倾角之间的误差为输入，输出驱动车轮电机的力矩指令，其控制规律为： ； 其中，、和分别为内环PID的比例、积分、微分控制增益，表示t时刻目标纵向倾角与实际纵向倾角之间的误差，表示时刻目标纵向倾角与实际纵向倾角之间的误差； 所述主控制器中还包括自适应调参模块，用于监测控制性能指标，并根据该指标自动调整PID控制增益，达到优化控制响应和稳定性的目的，其中为车轮输出转矩变化率，w1、w2、w3为预设权重系数。

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