Проект “Исследование зависимости методов настройки ПИД-регулятора от конструкции робота при движении по черной линии”
Автор: Гречаный Матвей Александрович
Место работы/учебы: МБОУ СОШ №1, ст-ца Каневская, Краснодарский край, 7 класс
Научный руководитель: Колыхалов Алексей Анатольевич, Педагог дополнительного образования
Аннотация
Настройка ПИД-регуляторов является важным аспектом в области робототехники и автоматизации. Эффективная настройка ПИД-регулятора позволяет роботам точно и стабильно двигаться, особенно при выполнении задачи следования по черной линии на поверхности. Эта научно-исследовательская работа посвящена изучению зависимости методов настройки ПИД-регулятора от конструкции робота при его движении по черной линии. Различные роботы имеют уникальные механические и электронные характеристики, которые могут влиять на оптимальные параметры ПИД-регулятора. Понимание этой зависимости играет ключевую роль в разработке более эффективных и адаптивных систем управления роботами.
Целью данного исследования является исследование зависимости методов настройки ПИД-регулятора от конструкции робота при движении по черной линии. Мы стремимся выявить оптимальные параметры ПИД-регулятора для разных типов роботов, учитывая их механические и электронные характеристики.
Для достижения данной цели предлагается следующая структура исследовательской работы:
- Произвести литературный обзор сфер применения ПИД-регуляторов. В данном разделе будет проведен анализ существующей литературы и научных работ, связанных с настройкой ПИД-регуляторов и навигацией роботов по черным линиям.
- Определение метода движения по черной линии.
- Составление схемы робота.
- Составление алгоритма работы робота.
- Сборка модели.
- Программирование мобильной платформы.
- Проведение тестовых испытаний с изменением конструкции робота. На платформе будут изменяться размеры используемых колес. Этот раздел посвящен анализу результатов экспериментов и выявлению, как разные характеристики роботов влияют на оптимальные настройки ПИД-регулятора.
Практическая значимость данного исследования заключается в том, что оно может способствовать более эффективному проектированию и настройке роботов для выполнения задач навигации по черным линиям. Это имеет применение в автоматизированных производственных линиях, мобильных роботах для складов и доставки, а также в разработке автономных автомобилей и дронов. Полученные результаты могут помочь повысить точность, надежность и эффективность таких систем, что в свою очередь может привести к экономической выгоде и улучшению качества услуг в различных областях.
Результаты
В ходе научно-исследовательской работы, посвященной изучению зависимости методов настройки ПИД-регулятора для робота при движении по черной линии с разными размерами колес, были получены важные и интересные результаты. Эксперименты с роботом, запускаемым несколько раз с различными размерами колес, позволили глубже понять влияние этих параметров на коэффициенты ПИД-регулятора и его поведение в процессе движения.
Одним из ключевых выводов является то, что размеры колес робота оказывают существенное воздействие на оптимальные значения коэффициентов ПИД-регулятора. Различия в диаметрах колес приводят к изменениям в динамике движения и требуют тщательной настройки ПИД-параметров для обеспечения эффективного и стабильного следования по черной линии. Дополнительно, обнаружено, что изменение размеров колес влияет не только на значения коэффициентов ПИД, но также на чувствительность системы к внешним возмущениям, таким как неровности поверхности. Эти результаты подчеркивают необходимость учета геометрических параметров робота при настройке его управляющих алгоритмов.
Итак, при выборе размера колес для робота, работающего с линиями и датчиками освещенности, необходимо учитывать компромисс между скоростью, маневренностью, точностью и требованиями к настройке ПИД-регулятора. Эксперименты и тестирование могут потребоваться для оптимизации производительности на конкретной маршрутной среде.
Изменение размера колес робота может существенно повлиять на его поведение при движении по черной линии с использованием ПИД-регулятора.
Большие колеса:
1. Скорость. Робот с большими колесами может двигаться быстрее, так как каждый оборот колеса обеспечивает большее расстояние.
2. Маневренность. Он может быть менее маневренным из-за большей инерции, что затрудняет резкие повороты и изменения направления.
3. Стабильность. Большие колеса могут легче преодолевать неровности на линии, что делает его более стабильным на неровных поверхностях.
Маленькие колеса:
1. Скорость. Робот с маленькими колесами будет двигаться медленнее из-за меньшего расстояния на каждом обороте колеса.
2. Маневренность. Он будет более маневренным из-за меньшей инерции, что позволяет легче осуществлять повороты и коррекции направления.
3. Чувствительность к неровностям. Маленькие колеса могут более чувствительно реагировать на неровности и барьеры на линии.
Изменение размера колес может потребовать перенастройки коэффициентов ПИД-регулятора. Большие колеса могут потребовать меньших коэффициентов, чтобы управлять инерцией, в то время как маленькие могут потребовать более высоких коэффициентов для быстрой реакции на изменения. Итак, изменение размера колес робота будет влиять на его скорость, маневренность, стабильность и чувствительность к неровностям на линии. Это также потребует перенастройки ПИД-регулятора для оптимизации управления роботом в соответствии с новыми характеристиками колес.
Содержание работы
Автор предпочел не показывать работу на сайте.
Дата публикации работы: 28.11.2023
Добавить комментарий