Цель проекта
У СКБ были наработки по управлению двигателями при помощи алгоритмов и методов аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР). Для их тестирования разработали аппаратную база робота балансира.
Проект разработан с целью создания балансирующего робота, управление которым основано на связке реального устройства с математической моделью. Основная задача — исследование и демонстрация методов управления динамическими системами, а также получение и применение параметров математической модели для реального технического объекта.
Дополнительно проект направлен на:
- развитие навыков разработки робототехнических систем;
- изучение методов моделирования и управления;
- демонстрацию практического применения математических моделей в инженерных задачах.
Описание проекта
Балансирующий робот представляет собой робототехническую систему, способную поддерживать устойчивость за счёт системы управления и датчиков. Особенностью проекта является реализация связки математической модели с реальным объектом, что позволяет более точно управлять системой и анализировать её поведение.
В рамках проекта:
- реализована система балансировки робота;
- разработаны собственные программные библиотеки для работы с аппаратной частью;
- применён шаговый двигатель в качестве основного исполнительного механизма;
- реализована работа с датчиками и аппаратными интерфейсами;
- проводится интеграция математической модели и реального устройства.
Одной из ключевых особенностей проекта является использование подхода, при котором параметры управления стремятся максимально соответствовать параметрам реального объекта.
Стек технологий
В проекте используются следующие технологии и инструменты:
- программирование микроконтроллеров;
- разработка собственных библиотек для управления оборудованием;
- аппаратные интерфейсы (включая SPI и другие);
- MATLAB для моделирования и расчёта системы управления;
- системы 3D-моделирования (в том числе Fusion) для анализа и получения параметров объекта;
- датчики положения и движения;
- технологии 3D-печати для создания корпуса устройства.
Нетипичная задача проекта
Одной из наиболее сложных и нестандартных задач проекта стало получение параметров математической модели реального объекта.
Особенность данной задачи заключается в том, что параметры системы невозможно получить напрямую — они определяются либо экспериментальным путём, либо на основе точной 3D-модели объекта.
В ходе работы была предпринята попытка:
- провести экспериментальные измерения параметров системы;
- использовать программные инструменты моделирования;
- интегрировать полученные данные в математическую модель управления.
Работа в данном направлении продолжается и является важной исследовательской частью проекта.
Трудности реализации
В процессе разработки проекта возник ряд технических и организационных сложностей:
- длительная настройка и интеграция датчиков из-за неточностей в документации;
- необходимость разработки собственных библиотек для работы с оборудованием;
- сложности, связанные с проектированием и изготовлением корпуса робота;
- влияние погрешностей компонентной базы (до ±10%) на точность математической модели;
- сложность получения корректных параметров для системы управления;
- необходимость согласования математической модели с реальными характеристиками устройства.
Перспективы развития проекта
Проект обладает значительным потенциалом для дальнейшего развития. В перспективе планируется:
- завершение точной настройки математической модели;
- улучшение точности управления роботом;
- доработка конструкции корпуса и аппаратной части;
- развитие проекта как демонстрационной и образовательной платформы;
- использование результатов работы для исследований в области робототехники и систем управления.
Особую ценность проекта представляет направление, связанное с интеграцией математических моделей с реальными робототехническими системами, что является актуальной задачей современной инженерии.
Добавить комментарий