Návrh konstrukce, řízení a elektroniky pro nestabilní balancující vozidlo

Abstract

Práce se zabývá návrhem konstrukce, řízení a elektroniky pro nestabilní balancující vozidlo. První část práce se zabývá stanovením požadavků na funkci a následným návrhem a výrobou konstrukce v závislosti na stanovených požadavcích a to včetně 3D modelu a výkresové dokumentace. Druhá část práce je věnována tvorbě simulačních modelů vozidla pomocí Lagrangeových rovnic II. druhu a SimMechanics. Dále je v této části proveden návrh PID a LQR řízení včetně zhodnocení výhod a nevýhod jednotlivých regulátorů pro danou aplikaci. Poslední část je věnována tvorbě elektroniky nutné pro provoz vozidla. Jedná se převážně o elektroniku výkonovou (H-můstek, nabíječka baterií, spínaný zdroj "palubního" napětí). Jsou zde obsaženy jak potřebné výpočty, tak kompletní návrh DPS a popis firmwaru pro dané zařízení.Thesis deals with design of construction, control and electronics for unstable balancing vehicle. The rst part is focused on the determination of requirements for the function and then design and manufacture of structure in line with set requirements, including 3D models and drawings. The second part is devoted to the creation of simulation models of vehicles using the Lagrange equations of the second kind and using SimMechanics. Also PID and LQR regulators are designed, including the advantages and disadvantages of each regulator for this application. The last part is focused on electronics necessary to vehicle operating. They are mainly power electronics (H-bridge, battery charger, switching supply of voltage board). There are also necessary calculations, complete PCB design and a description of the rmware for the this specifc device.