[pt] Nesta dissertação, um transportador pessoal robótico auto-equilibrante
(TPRE) foi desenvolvido, consistindo de uma plataforma com duas rodas que
funciona a partir do equilíbrio do indivíduo que o utiliza, assemelhando-se ao
funcionamento do clássico pêndulo invertido. Entre as características que o
TPRE tem, podem-se destacar a rapidez na movimentação, o uso de um espaço
reduzido, alta capacidade de carga, e capacidade de fazer curvas de raio nulo. Ao
contrário de veículos motorizados tradicionais, o TPRE utiliza alimentação
elétrica, portanto não gera emissões poluentes e, além disso, não contribui com
poluição sonora. Para a locomoção, são utilizados dois motores de corrente
contínua de potências entre 0,7HP e 1,6HP. Para medir o ângulo de inclinação e
a velocidade da variação do ângulo de inclinação, é utilizado um acelerômetro
de três eixos e um girômetro de um eixo. Para indicar a direção do TPRE, foi
utilizado um potenciômetro deslizante. A modelagem dinâmica do sistema foi
feita usando o método de Kane, utilizada posteriormente em simulações na
plataforma Matlab. O controlador lê os sinais provenientes do acelerômetro, do
girômetro e do potenciômetro deslizante, e envia o sinal de controle, em forma
de PWM, a placas controladoras de velocidade dos motores, usando a linguagem
eLua. Os algoritmos de controle desenvolvidos neste trabalho foram PID, Fuzzy
e Robusto, tendo como variáveis de controle o erro e a velocidade da variação do
erro do ângulo de inclinação. Experimentos demonstram que os controles Fuzzy
e Robusto reduzem significativamente as oscilações do sistema em terrenos
planos em relação ao PID. Verifica-se também uma maior estabilidade para
terrenos irregulares ou inclinados. / [en] A Self Balancing Personal Transporter (SBPT) is a robotic platform with
two wheels that functions from the balance of the individual who uses it,
resembling the operation of classic inverted pendulum. In this thesis, a SBPT is
designed, built and controlled. Among the features from the developed SBPT, it
can be mentioned: relatively high speeds, agility, compact aluminum structure,
zero turn radius, and high load capacity, when compared to other SBPT in the
market. Unlike traditional motor vehicles, the SBPT uses electric power, so there
is no polluent emissions to the environment and no noise pollution. It is powered
by two motors with output powers between 0.7HP and 1.6HP. To measure the
tilt angle and its rate of change, a three-axis accelerometer and a gyroscope are
used. The turning commands to the SBPT are sent through a potentiometer
attached to the handle bars. The method of Kane is used to obtain the system
dynamic equations, which are then used in Matlab simulations. The controller,
programmed in eLua, reads the signals from the accelerometer, gyroscope and
potentiometer slider, process them, and then sends PWM output signals to the
speed controller of the drive motors. This thesis studies three control
implementations: PID, Fuzzy and Robust Control. The control variables are the
error and error variation of the tilt angle. It is found that the Fuzzy and Robust
controls are more efficient than the PID to stabilize the system on inclined
planes and on rough terrain.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:17228 |
| Date | 07 April 2011 |
| Creators | CESAR RAUL MAMANI CHOQUEHUANCA |
| Contributors | MARCO ANTONIO MEGGIOLARO, MARCO ANTONIO MEGGIOLARO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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