Diplomová práce se zabývá úlohou stabilizace dvojkloky. Jsou v ní odvozeny lineární stavové modely, jak pro samostatnou úlohu stabilizace dvojkolky ve vzpřímené poloze, tak pro celkovou úlohu stabilizace, kdy je uvažována i změna směru jízdy. Pro stabilizaci je použito metody umístění pólů stavovou zpětnou vazbou, pro řízení směru regulátor PID. Byl vytvořen virtuální model v prostředí SimMechanics. Implementací do reálné soustavy byly navržené algoritmy vyzkoušeny ve skutečných podmínkách.
Anotace v angličtině
This thesis deals with stabilization of two-wheeled platform. There are deductions of linear state-space models for basic problem of the stabilization for keep the system in equilibrium and for complete problem of stabilization included yaw of the system. There was used method for pole-placement of state-space feedback control for stabilization, for yaw control was used PID controller. There was made virtual model in SimMechanics environment. The algorithms were tested in real conditions with using the real mechanical system.
Klíčová slova
Dvoukolové inverzní kyvadlo, stavová zpětná vazba, regulátor PID, lineární stavový model, Lagrangeovy pohybové rovnice, model v SimMechanics
Klíčová slova v angličtině
Two-wheeled inverted pendulum, state-space feedback, PID controller, linear state-space model, Lagrange motion equations, model in SimMechanics
Rozsah průvodní práce
70 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Diplomová práce se zabývá úlohou stabilizace dvojkloky. Jsou v ní odvozeny lineární stavové modely, jak pro samostatnou úlohu stabilizace dvojkolky ve vzpřímené poloze, tak pro celkovou úlohu stabilizace, kdy je uvažována i změna směru jízdy. Pro stabilizaci je použito metody umístění pólů stavovou zpětnou vazbou, pro řízení směru regulátor PID. Byl vytvořen virtuální model v prostředí SimMechanics. Implementací do reálné soustavy byly navržené algoritmy vyzkoušeny ve skutečných podmínkách.
Anotace v angličtině
This thesis deals with stabilization of two-wheeled platform. There are deductions of linear state-space models for basic problem of the stabilization for keep the system in equilibrium and for complete problem of stabilization included yaw of the system. There was used method for pole-placement of state-space feedback control for stabilization, for yaw control was used PID controller. There was made virtual model in SimMechanics environment. The algorithms were tested in real conditions with using the real mechanical system.
Klíčová slova
Dvoukolové inverzní kyvadlo, stavová zpětná vazba, regulátor PID, lineární stavový model, Lagrangeovy pohybové rovnice, model v SimMechanics
Klíčová slova v angličtině
Two-wheeled inverted pendulum, state-space feedback, PID controller, linear state-space model, Lagrange motion equations, model in SimMechanics
Zásady pro vypracování
Seznamte se s problémem robustní stabilizace nestabilních (elektromechanických) soustav a s metodami řízení tohoto problému.
Vytvořte matematický model (stavový model) modernizované dvojkolky. \\
- Vytvořte matematický model idealizované soustavy s ohledem na problematiku stabilizace systému.\\
- Metodou experimentální identifikace určete parametry idealizované soustavy. \\
- Analyzujte získaný model z hlediska praktických (reálných) požadavků na řízení.\\
- Navrhněte stabilizující robustní zpětnovazební algoritmy řízení.\\
Vytvořte virtuální model dvojkolky a ověřte navržené strategie řízení.
Navržené a ověřené algoritmy implementujte do cílové platformy.
Proveďte podrobnou analýzu funkčnosti řízené soustavy v reálných podmínkách.
Zformulujte úlohu stabilizace dvojkolky vhodnou pro výuku studentů.
Zásady pro vypracování
Seznamte se s problémem robustní stabilizace nestabilních (elektromechanických) soustav a s metodami řízení tohoto problému.
Vytvořte matematický model (stavový model) modernizované dvojkolky. \\
- Vytvořte matematický model idealizované soustavy s ohledem na problematiku stabilizace systému.\\
- Metodou experimentální identifikace určete parametry idealizované soustavy. \\
- Analyzujte získaný model z hlediska praktických (reálných) požadavků na řízení.\\
- Navrhněte stabilizující robustní zpětnovazební algoritmy řízení.\\
Vytvořte virtuální model dvojkolky a ověřte navržené strategie řízení.
Navržené a ověřené algoritmy implementujte do cílové platformy.
Proveďte podrobnou analýzu funkčnosti řízené soustavy v reálných podmínkách.
Zformulujte úlohu stabilizace dvojkolky vhodnou pro výuku studentů.