Проект “Исследование зависимости методов настройки ПИД-регулятора от конструкции робота при движении по черной линии”

исследовательская работа

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:

  1. 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.
  2. Определение метода движения по черной линии.
  3. Составление схемы робота.
  4. Составление алгоритма работы робота.
  5. Сборка модели.
  6. Программирование мобильной платформы.
  7. 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

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Исследовательский проект «Есть такая профессия – Родину защищать» (Тема долга и служения Отечеству в творчестве Николая Малашича)
Воронеж называют городом Кольцова и Никитина, но мало кто знает, насколько богат Воронежский край и другими талантливыми поэтами и писателями, о творчестве которых мало кто слышал. Не каждая область может…
Исследовательский проект “Автоматическая станция контроля точки замерзания воды”
Проект посвящен созданию действующего макета автоматической станции контроля температуры воды в открытых резервуарах. Устройство включает принудительный нагрев при достижении точки замерзания. Особенность – контроль температуры воды осуществляется измерением электрического сопротивления…