Система стабілізації кута нахилу самобалансуючого робота

Автор(и)

  • Г.О. Черниш ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Дніпро, Україна
  • О.С. Савенко ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Дніпро, Україна https://orcid.org/0000-0002-8108-2575

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.47.2023.300065

Ключові слова:

самобалансуючий робот, математична модель, перегорнутий маятник, лінійно-квадратичний регулятор, ПІД-регулятор, гіроскоп, система стабілізації, стійкість, імітаційне моделювання

Анотація

Стаття присвячена розгляду системи стабілізації кута нахилу самобалансуючого робота. Об'єктом дослідження є самобалансуючі роботи, а предметом – системи стабілізації їхнього кута нахилу. Розглянуті принципи роботи та розвиток алгоритмів, які дозволяють роботу автоматично підтримувати стабільність при зміні кута нахилу. У статті проаналізовані різні рішення, що використовуються для створення системи стабілізації, і їхні переваги та недоліки. Наведена математична модель, у якій самобалансуючий робот представлений як перегорнутий маятник, тобто двоколісний транспортний засіб врівноважує себе у вертикальному положенні відносно землі. У якості регулятора запропонований LQR-регулятор, який забезпечує оптимальне керування замкнутою системою. Працездатність моделі та запропонованої системи стабілізації перевірені за допомогою імітаційного моделювання. Наведений приклад практичної реалізації робота та обрані основні компоненти

Посилання

  1. Man Chan R.P., Stol K.A., Halkyard C.R. Review of modelling and control of two-wheeled ro-bots. Annual Reviews in Control. 2013. Vol. 37. Iss. 1. Pp. 89-103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2013.03.004.
  2. Azliy Bin Junoh S. Two-wheeled balancing robot controller designed using PID. 2015. 61 p.
  3. Saleem O., Mehmood-ul Hasan K., Anas Imtiaz M. Attitude control and stabilization of a two-wheeled self-balancing robot. Control Engineering and Applied Informatics. 2015. Vol.17. № 3. Pp. 98-104.
  4. Sun L., Gan J. Researching of two-wheeled self-balancing robot base on LQR combined with PID. 2nd International Workshop on Intelligent Systems and Applications, Wuhan, China, 22-23 May 2010. Pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/IWISA.2010.5473610.
  5. Uddin N., Nugroho T.A., Pramudito W.A. Stabilizing two-wheeled robot using linear quadratic regulator and states estimation. 2nd International conferences on Information Technology, Infor-mation Systems and Electrical Engineering (ICITISEE), Yogyakarta, Indonesia, 01-02 November 2017. Pp. 229-234. DOI: https://doi.org/10.1109/ICITISEE.2017.8285501.
  6. Dai F. A two-wheeled inverted pendulum robot with friction compensation. Mechatronics. 2015. Vol. 30. Pp. 116-125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2015.06.011.
  7. Optimal controller design for self-balancing two-wheeled robot system / Zad H.S., Ulasyar A., Zohaib A., Hussain S.S. International Conference on Frontiers of Information Technology (FIT), Islamabad, Pakistan, 19-21 December 2016. Pp. 11-16. DOI: https://doi.org/10.1109/FIT.2016.011.
  8. Uddin N. Adaptive control system design for two-wheeled robot stabilization. 12th South East Asian Technical University Consortium (SEATUC), Yogyakarta, Indonesia, 12-13 March 2018. Pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/SEATUC.2018.8788880.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-28

Як цитувати

Черниш , Г., & Савенко , О. (2023). Система стабілізації кута нахилу самобалансуючого робота. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки, (47), 241–248. https://doi.org/10.31498/2225-6733.47.2023.300065

Номер

№ 47 (2023): Вісник ПДТУ. Серія: Технічні науки

Розділ

151 Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Ліцензія

Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).

Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.

Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.