Сборники тезисов • Информационные и интеллектуальные системы и технологии • Интеллектуальные системы управления и обработки информации
Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых. Электронное издание. – СПб: Университет ИТМО, 2016.
Применение методов расчета регуляторов к мобильным ЛЕГО роботам
УДК: 681.51
Аннотация:
С каждым годом в нашей стране открывается все больше и больше кружков робототехники в школах и отделах дополнительного образования. И уже не удивительно наблюдать за тем, как у учащегося 5-го класса автономно ездит робот по линии или вдоль стены с использованием П, ПД или ПИД регуляторов. Дети без глубоких знаний в области теории управлении решают задачи сравнимые с теми, что зачастую ставят студентам, а порой и опытным инженерам. Как это у них получается? Как они рассчитывают коэффициенты регуляторов? На эти вопросы школьники ответят, что они хорошо подбирают коэффициенты. В то время как в теории управления существует множество способов синтеза регуляторов и расчета их коэффициентов, школьники остаются в неведении о них и даже теоретически не могут самостоятельно с ними познакомиться, т.к. не существует доступных им по уровням знаний источников по данной тематике. Целью данной работы являлось создание такой методики, ее применение и адаптация для детей школьного возраста. В ходе исследования были рассмотрены две конструкции роботов из конструкторов LEGO MINDSTORMS NXT и LEGO MINDSTORMS EV3. Будучи оснащенными двумя моторами, блоком контроллера и одним датчиком освещенности, они способны ездить по линии, тем самым выполняя одну из базовых задач всего школьного курса робототехники. В ходе работы построена математическая модель робота, произведено моделирование в пакете инженерных программ Matlab/Simulink. Синтезированы различные регуляторы для задачи стабилизации на линии и представлена методика расчета коэффициентов модального регулятора по полиному Баттерворта для непрерывной и дискретной системы и др. В результате получены и проанализированы данные экспериментальных наблюдений за эффективностью применения данной методики к указанным роботам.