Исследование двухколесного мобильного робота, страница 9

             Распределение масс было примерно рассчитано с учетом известных составляющих конструкции, при воплощении модели в жизнь уравновесить систему будет не сложно, нейтрализовать погрешность вполне реально поскольку робот имеет симметричную конструкцию.

             Произведя статический расчет, мы перешли к динамическому моделированию системы. Моделирование системы решено было производить сначала отдельно для робота-тележки и обратного маятника, а затем объединить их в одно целое.

             Для двухколесной модели робота-тележки существует несколько структурных схем, нами была выбрана кинематическая модель. Ее достоинства в простоте расчетов и сравнительно небольшой погрешности. На вход модели подаются скорости движения колес, а на выходе имеем перемещение и отклонение робота.

            Для системы робот- обратный маятник была синтезирована модель с учетом того что на вход подается сигнал с датчика установленного под площадкой, (используется оптический датчик расстояния до пола) и сигнал сравнивается с сигналом соответствующим нулевому отклонению от вертикального положения и система стабилизируется.

            Далее были синтезированы регуляторы этих моделей и произведено объединение робота-тележки и обратного маятника.

            После объединения была получена полная модель двухколесного мобильного робота. На выходе системы имеем три составляющие, для них были получены графики переходных процессов. На графике а) [Рисунок 30] показан переходной процесс вертикального канала из графика следует, что перерегулирование составляет не более 20%, а время переходного процесса 6 секунд, что в случае обратного маятника хорошо, поскольку это позволяет системе плавно стабилизироваться то есть, попросту говоря, маятник долго падает, а значит его проще уравновешивать. На графике б) [Рисунок 31] имеем переходный процесс перемещения робота- время переходного процесса составляет 0.3 секунды, а перерегулирования нет. Для канала , был также получен график переходного процесса [Рисунок 32], из графика следует что время переходного процесса составляет 0.8секунд, а перерегулирование равно 20%.

            Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что нам удалось в полной мере справиться с поставленной задачей. Наш мобильный робот полностью удовлетворяет требованиям соревнований, взятых за основу задания. А также, учитывая его динамические характеристики, данный мобильный робот  может составить серьезную конкуренцию соперникам.

            Более того, масса и скорость робота после расчета получились значительно лучше заявленных, они составили 5кг- вместо 12кг, а также 1.2м/с- вместо 1м/с, соответственно.                      
Список литературы.

1. Web-ресурсы:

А) http://ru.wikipedia.org

Б) http://www.mobilerobots.com

В) http://www.segway-russia.ru  

Г) http://www.myrobot.ru

Д) http://www.robots.ru

Е) http://www.robo.com

Ж) http://www.all-robots.info

З) http://www.mobilerobots.msu.ru

2. Книги:

А) Х. Квакернак, Р. Сиван «Линейные оптимальные системы управления».-Москва «Мир» 1977.-638стр.

Б) Бурдаков С.В., Мирошник И.В. «Системы управления движении ем колесных роботов».-СПБ. «Наука» 2001.-229стр.

В) Бессекерский В.А., Попов Е.П. «Теория автоматического управления».-СПБ. «Профессия» 2004.-747стр.

Приложение А.

    

Приложение Б.

Приложение В