Řízení laboratorního modelu nestabilního balancujícího vozidla

Abstract

Tento diplomový projekt je součástí projektu HUMMER. Projekt se zabývá prací tří studentů na vývoji nestabilního dvoukolového vozítka typu Segway a jeho zmenšeného laboratorního modelu. Tato práce se zabývá oživením laboratorního modelu, návrhem jeho řízení a realizací jeho ovládání (podrobnější rozdělení úkolů na projektu je uvedeno níže). Na začátku práce je uvedena rešeršní studie. Ve své první části se zabývá podobnými modely ve světě, jejich konstrukcí a způsobem řízení. V další části rešerše následuje popis reálného modelu a odvození jeho základních rovnic, v poslední části je pak uveden princip činnosti některých použitých senzorů. Dalším krokem byl výběr a návrh potřebné elektroniky. V příslušné kapitole jsou popsány veškeré navrhované elektronické moduly a použité senzory. Jsou zde také uvedeny parametry baterie či poháněcích servomotorů. Následujícím úkolem byl odhad parametrů soustavy. Odhad byl prováděn po částech. V kapitole je detailně popsán způsob měření dat i sestavování estimačního modelu. Předposledním krokem byl návrh PID a LQR řízení modelu pomocí I/O karty MF 624 a jejich porovnání. Následoval výběr lepšího regulátoru a jeho následná implementace na mikrokontrolér. Posledním krokem pak byla realizace ovládání jízdy modelu pomocí joysticku a nadřazeného PC.This diploma thesis is a part of HUMMER project. The project deals with three student’s development of two-wheeled unstable vehicle Segway type and its diminished laboratory model. This thesis deals with reviviscence of laboratory model, design of its control and realization of its actuating (a more detailed breakdown of tasks in the project is shown below). At the beginning of the work is presented reviewed study. The first part of study deals with similar models in the world, their construction and way of control. In the next part of reviewed study follows description of a real model and derivation of model basic equations, in the last part of search is given principle of operation of some used sensors. The next step was the selection and design of required electronics. In this capture are described all designed electronic modules and used sensors. There are also given parameters of used batteries and motors. The next task was the estimation of system parameters. The estimation was made by sections, in the capture is in detail described way of measuring data and structuring of estimation model. The penultimate step was design of PID and LQR controller using I/O card MF 624 and their comparing. Following thing was choice of better regulator and its implementation to the microprocessor. The last step was the realization of actuating driving of model by joystick and supreme PC.