Slide 1

ANALISI E PRIMA REALIZZAZIONE DI UN PROTOTIPO DI SEGWAY Relatore: Ing. Daniele Carnevale Correlatore: Ing. Thomas Frnhammer Universit degli studi di Roma Tor Vergata Candidato: Gianluca Capparelli

Slide 2

Introduzione - Costruzione del prototipo di segway - Analisi ed identificazione dei motori del prototipo e progettazione di relativi sistemi di controllo dellangolo di rotazione - Studio del modello generalizzato del segway e linearizzazione per ottenerne la descrizione nello spazio di stato - Simulazione di un controllo LQR applicato al sistema con lo scopo di ottenere lequilibrio Costruzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Introduzione

Slide 3

- Veicolo elettrico a due ruote auto-bilanciante - Presentazione: 3 Dicembre 2001 - Cinque giroscopi - 19 km orari - Dynamic Stabilization - Controlli tramite piantone del manubrio Introduzione Il segway Costruzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Introduzione

Slide 4

Hardware utilizzato: - 2 motori DC - 2 encoder incrementali - Circuiti di controllo per i motori - Scheda Arduino Costruzione Introduzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Costruzione

Slide 5

Costruzione Il circuito del ponte H Introduzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Costruzione Per ogni motore: - 4 switching element - 4 catch diode

Slide 6

Costruzione Altro hardware Introduzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Costruzione Microcontrollore Arduino UNO Encoder incrementali

Slide 7

Costruzione Risultato Introduzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni Costruzione

Slide 8

Motori Lhardware Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori Modello: HN-GH12-1634T

Slide 9

MisurazioniDati sperimentali # poli e zeri della FdT Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori Procedura Matlab Identification.m Motore FdT Ingressi FdT compare Fitting armax

Slide 10

Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori I 1 1 1 0 II 3 0 0 0 III 3 3 3 0 IV 0 0 0 3 V 1 1 1 3 Tipo di ingresso Gradino Rampa Cosinusoide PRBS Metodo Gradino:

Slide 11

Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori I 1 1 1 0 II 3 0 0 0 III 3 3 3 0 IV 0 0 0 3 V 1 1 1 3 Tipo di ingresso Gradino Rampa Cosinusoide PRBS Metodo Rampa:

Slide 12

Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori I 1 1 1 0 II 3 0 0 0 III 3 3 3 0 IV 0 0 0 3 V 1 1 1 3 Tipo di ingresso Gradino Rampa Cosinusoide PRBS Metodo Cosinusoide:

Slide 13

Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori I 1 1 1 0 II 3 0 0 0 III 3 3 3 0 IV 0 0 0 3 V 1 1 1 3 Tipo di ingresso Gradino Rampa Cosinusoide PRBS Metodo PRBS (PseudoRandom Signal):

Slide 14

Motori Identificazione Introduzione Costruzione Modello Controllo LQR Conclusioni Motori I 1 1 1 0 II 3 0 0 0 III 3 3 3 0 IV 0 0 0 3 V 1 1 1 3 Tipo di ingresso Gradino Rampa Cosinusoide PRBS Metodo Metodo I: Scartato per diagrammi di Bode non coerenti con le caratteristiche di velocit dei motori riscontrate a parit di tensione applicata (v M1

x(0)=x 0 =[0 0 20 0] Controllo LQR Simulazioni con Q differenti Introduzione Costruzione Motori Modello Conclusioni Controllo LQR Andamento di (t) Q=I Q 3,3 >>1 Q 2,2 >>1

Slide 32

x(0)=x 0 =[0 0 20 0] Controllo LQR Simulazioni con Q differenti Introduzione Costruzione Motori Modello Conclusioni Controllo LQR Q=I Q 3,3 >>1 Q 2,2 >>1

Slide 33

x(0)=x 0 =[0 0 20 0] Controllo LQR Simulazioni con Q differenti Introduzione Costruzione Motori Modello Conclusioni Controllo LQR Andamento di u=-Kx Q=I Q 3,3 >>1 Q 2,2 >>1

Slide 34

-Applicazione del controllo -Aggiunta di accelerometro e giroscopio -Alimentazione da batteria Conclusioni e sviluppi futuri Introduzione Costruzione Motori Modello Controllo LQR Conclusioni -Hardware costruito -Motori identificati e controllati -Modello ricavato -Simulazione dellequilibrio con controllo LQR