Dwukołowy pojazd balansujący - budowa i sterowanie

• Autorzy: Pipczyński P. , Piotrowski R.

Warianty tytułu

EN

Self-balancing two-wheeled vehicle - construction and control system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pojazdy elektryczne cieszą się coraz większym zainteresowaniem, jako nowa forma transportu. W artykule opisano kontynuację prac nad dwukołowym pojazdem balansującym, jako alternatywę dla rowerów elektrycznych. Jego cechy charakterystyczne to umiejsco-wienie napędów oraz sposób poruszania. Okazuje się, że jest to również złożony obiekt sterowania, dla którego zaprojektowano dwa układy regulacji: klasyczny z regulatorem PID i hierarchiczny z miękko przełączalnym regulatorem PID w warstwie nadrzędnej oraz regulacją kaskadową w warstwie bezpośrednio, sterującej silnikami napędowymi. Przeprowadzono badania testowe zaprojektowanego pojazdu.

EN

Electric vehicles are becoming more popular as a new form of transportation. They are electric cars and smaller vehicles such as motorcycles or bicycles. This paper describes the continuation of the work on a two-wheeled self-balancing vehicle, as an alternative to electric bikes. The distinguishing features of the vehicle are the location of motors and a control system. The method of moving the vehicle is also unusual. To move forward or backward, one should lean in that direction. To change the course, one should use the steering wheel. With the increase in vehicle speed changing The sensitivity of the steering system changes with the increase in the vehicle speed . This allows for quick returning of the vehicle at the minimum turning radius and ease of driving at higher speeds. The vehicle structure is presented in Section 2 by discussing elements of mechanical, electronic and measuring equipment. In Section 3 there are presented two designed control systems: the classical control system with a PID controller and the hierarchical control system with a soft-switchable PID controller in the upper layer and a cascade control in the bottom control layer. The results obtained for the both control systems are given in Section 4. The last section provides a summary and directions for further research.

Słowa kluczowe

PL

pojazd elektryczny; hierarchiczny system sterowania; sterowanie; projektowanie; robot mobilny; robotyka

EN

self balancing vehicle; hierarchical control system; control; designing; mobile robots; robotics

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 4
• Strony: 244--249
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pipczyński P.

• Wydziału Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

autor

Piotrowski R.

• Wydziału Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Ciężkowski M.: Modelling the Interaction Between two-Wheeled Self-Balancing Vehicle and its Rider. International Journal of Applied Mechanics and Engineering, Vol. 18, Issue 2, pp. 341-351, 2013.
• [2] Wang L., Liang Z., Ding X.: Design and Implementation of The Two Wheel Self-Balancing Car Based on Single chip microcomputer Of Freescale. Applied Mechanics and Materials, Vol. 341-342, pp. 1028-1032, 2013.
• [3] Hu J. S., Tsai M. Ch., Hu F. R., Hori Y.: Robust control for coaxial two-wheeled electric vehicle. Journal of Marine Science and Technology, Vol. 18, No. 2, pp. 172-180, 2010.
• [4] Lin S. Ch., Tsai Ch. Ch., Huang H. Ch.: Adaptive Robust Self-Balancing and Steering of a Two-Wheeled Human Transportation Vehicle. Journal of Intelligent and Robotic Systems, Vol. 62, Issue 1, pp. 103-123, 2011.
• [5] Li Y., Wang D., Zhang X., Bian P.: Research on PID Linear Motion Control Strategy of Self-balanced Two-wheeled Vehicle. Advanced Materials Research, Vol. 694-697, pp. 1679-1683, 2013.
• [6] Pipczyński P., Piotrowski R.: Projekt techniczny i wykonanie dwukołowego balansującego pojazdu mobilnego. Pomiary Automatyka Robotyka 2/2012, 241-246 – płyta CD.
• [7] Pipczyński P., Piotrowski R.: Hierarchiczny system sterowania dwukołowym balansującym pojazdem mobilnym. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 58, Nr 12, 1095-1099, 2012.
• [8] Datasheet - STM32F407, DocID022152 Rev 4, June 2013.
• [9] Inclination sensor EC2045, www.ifm.com/, dostęp 02.12.2013.
• [10] DDS36 Incremental Encoders 8013472/2010-10 · SS/MD (2010-10).