PBC 1610298 nguyenducminhchien

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE 2 BÁNH TỰ
CÂN BẰNG
Xe 2 bánh tự cân bằng
•
•
•

Loại xe chỉ có hau bánh với trục của hai bánh xe trùng nhau.
Để cho xe cân bằng, trọng tâm của xe cần được giữ ngay giữa
các bánh xe
Việc thăng bằng của xe dựa trên tính chất con quay hồi chuyển
ở hai bánh xe khi đang quay


Nguyên tắc hoạt động
•

Nguyên tắc hoạt động của robot 2 bánh tự cân bằng dựa vào
mô hình con lắc ngược gắn với hệ 2 bánh xe được điều khiển
độc lập nhau


CƠ SỞ VẬT LÍ CON LẮC NGƯỢC
M : Khối lượng xe

( kg )

m : Khối lượng con lắc ( kg )
b : Ma sát của xe ( N )
L : Chiều dài ½ con lắc ( m )
I : Momen quán tính của con lắc ( Nm )

F : Lực tác động vào xe ( N )
X : Vị trí của xe ( m )
Góc của con lắc so với phương thẳng đứng

Mô hình và sơ đồ khối tín hiệu ngõ vào và ra của con lắc ngược


Hàm trạng thái ( space-state ):

Nếu xem b<<1, I<<1 ta được dạng hàm trạng thái đơn giản hơn


Động lực học mô hình xe tự cân bằng

Từ mô hình thân xe :
Đạo hàm liên tiếp 2 lần :

Thay

và

Trong đó

Cuối cùng ta rút được hệ phương trình trạng thái của xe


Áp dụng giá trị số của tham số hệ thống như sau
Ta có

•

Quyết định có điều khiển hệ thống không. Chúng ta tìm ma
trận kiểm tra khả năng điều khiển, P


Việc quyết định ma trận kiểm tra khả năng điều khiển được tính toán như sau

•

Xác định tính ổn định

Nhiệm vụ của bộ hồi tiếp điều chỉnh là làm ổn định hệ thống

•

Viết phương trình đặc trưng của hệ thống hồi tiếp trạng thái

(I)

Chọn các cực


•

Viết phương trình đặc trưng mong muốn
(II)

Cân bằng các hệ số của hai phương trình đặc trưng (I) và (II) suy ra
Vậy

Hàm truyền mới