Inverted Pendulum: Tswj Theory thiab Dynamics: 17 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

Cov thim rov qab thim rov qab yog qhov teeb meem qub nyob rau hauv kev hloov pauv thiab tswj kev xav uas feem ntau tau piav qhia hauv tsev kawm theem siab thiab kawm tiav qib siab physics lossis lej. Ua tus lej thiab science txaus siab rau kuv tus kheej, Kuv txiav txim siab sim thiab siv cov ntsiab lus uas kuv tau kawm thaum kuv chav kawm los tsim lub pob tw rov qab. Ua ntawv thov cov ntsiab lus no hauv lub neej tiag tiag tsis yog tsuas yog pab txhawb koj txoj kev nkag siab ntawm cov ntsiab lus tab sis tseem nthuav tawm koj mus rau qhov tshiab ntawm cov teeb meem thiab cov nyom uas cuam tshuam nrog kev ua tau zoo thiab lub neej tiag tiag uas ib tus tuaj yeem tsis tuaj yeem ntsib hauv chav kawm kev xav.

Hauv cov lus qhia no, kuv yuav xub xub qhia qhov teeb meem rov qab pendulum, tom qab ntawd npog qhov kev xav ntawm qhov teeb meem, thiab tom qab ntawd tham txog kho vajtse thiab software xav tau los coj lub tswvyim no mus rau lub neej.

Kuv qhia koj saib cov vis dis aus uas tau txuas rau saum toj no thaum mus dhau qhov qhia uas yuav ua rau koj nkag siab zoo dua.

Thiab thaum kawg, thov tsis txhob hnov qab tso pov npav hauv 'Chav Kawm Tshawb Fawb Txog Kev Tshawb Fawb' yog tias koj nyiam txoj haujlwm no thiab xav tias tsis muaj lus nug hauv nqe lus hauv qab no. Zoo siab ua!:)

Kauj Ruam 1: Teeb Meem

Qhov teeb meem rov qab pendulum yog qhov zoo ib yam los ntsuas tus pas txhuam hniav lossis tus ncej ntev ntawm xib teg ntawm koj txhais tes, uas yog qee yam ntawm peb feem ntau tau sim ua menyuam yaus. Thaum peb ob lub qhov muag pom tus ncej poob mus rau ib sab, lawv xa cov ntaub ntawv no mus rau hauv lub hlwb uas ua qee qhov kev suav thiab tom qab ntawv qhia koj txhais caj npab kom txav mus rau qee txoj haujlwm nrog qee qhov nrawm los tawm tsam tus ncej kev txav chaw, uas vam tias yuav coj tipping ncej rov qab mus rau ntsug. Cov txheej txheem no tau rov ua dua ntau pua zaus ib pliag uas ua rau tus ncej nyob hauv koj txoj kev tswj hwm. Lub pendulum inverted ua haujlwm zoo ib yam. Lub hom phiaj yog kom sib npaug lub pendulum rov qab rau ntawm lub laub uas tau tso cai txav mus los. Hloov chaw ntawm lub qhov muag, lub ntsuas pa tau siv txhawm rau txheeb xyuas txoj haujlwm ntawm lub pendulum uas xa cov ntaub ntawv hla mus rau lub khoos phis tawj uas ua qee qhov kev suav thiab qhia cov neeg ua haujlwm kom txav lub laub mus rau hauv txoj hauv kev kom lub pendulum ntsug rov qab.

Kauj Ruam 2: Cov Tshuaj

Qhov teeb meem no ntawm kev ua kom lub pendulum tig rov qab xav tau kev nkag siab rau hauv kev txav chaw thiab lub zog uas tab tom ua si hauv cov kab ke no. Thaum kawg, qhov kev nkag siab no yuav tso cai rau peb los nrog "sib npaug ntawm cov lus tsa suab" ntawm cov kab ke uas tuaj yeem siv los suav qhov kev sib raug zoo ntawm cov zis uas yuav mus rau tus actuators thiab cov tswv yim los ntawm cov ntsuas.

Qhov sib npaug ntawm cov lus tsa suab tuaj yeem muab ob txoj hauv kev nyob ntawm koj qib. Lawv tuaj yeem yog los ntawm kev siv cov cai yooj yim ntawm Newton thiab qee qhov kev kawm lej hauv tsev kawm theem siab lossis siv Lagrangian cov cuab yeej siv uas feem ntau tau qhia hauv kev kawm qib siab physics. (Faj seeb: Tau txais qhov sib npaug ntawm kev siv Newton txoj cai yog yooj yim tab sis txaus siab thaum siv Lagrangian cov cuab yeej siv tau zoo dua tab sis xav tau kev nkag siab ntawm Lagrangian cov kws kho tshuab txawm hais tias ob qho tib si thaum kawg ua rau tib txoj kev daws teeb meem).

Ob txoj hauv kev thiab lawv cov txiaj ntsig tau los feem ntau yog siv hauv tsev kawm theem siab lossis qib kawm hauv lej lossis lej, txawm hais tias lawv tuaj yeem nrhiav tau yooj yim siv kev tshawb nrhiav google yooj yim lossis los ntawm kev mus saib qhov txuas no. Saib xyuas qhov sib npaug zaum kawg ntawm cov lus tsa suab peb pom qhov sib piv ntawm plaub qhov ntau:

• Lub kaum sab xis ntawm lub pendulum mus rau ntsug
• Qhov ceev ntawm lub pendulum
• Lub kaum sab xis nrawm ntawm lub pendulum
• Tawm nrawm ntawm lub laub

Qhov twg thawj peb yog qhov ntau uas yuav raug ntsuas los ntawm lub ntsuas thiab qhov kawg yuav raug xa mus rau tus neeg ua haujlwm ua haujlwm.

Kauj Ruam 3: Tswj Txoj Cai

Kev tswj hwm txoj kev xav yog lub hauv paus ntawm kev ua lej uas cuam tshuam nrog kev tswj hwm thiab kev ua haujlwm muaj zog hauv kev tsim cov txheej txheem thiab tshuab. Lub hom phiaj yog txhawm rau txhim kho tus qauv tswj lossis lub voj tswj kom feem ntau ua tiav kev ruaj ntseg. Hauv peb qhov xwm txheej, sib npaug qhov pendulum upside down.

Muaj ob hom tseem ceeb ntawm kev tswj lub voj: qhib lub voj tswj thiab kaw lub voj tswj. Thaum ua qhov kev tswj hwm qhib lub voj, qhov kev nqis tes ua lossis cov lus txib los ntawm tus tswj yog ywj siab ntawm lub kaw lus tso tawm. Ib qho piv txwv zoo ntawm qhov no yog lub tshuab ua kom sov, qhov twg lub sij hawm uas lub tshuab ua kom sov nyob tas li yog nyob ntawm tus timer.

Whereas nyob rau hauv qhov kaw lub kaw lus kaw, tus tswj hwm cov lus txib yog nyob ntawm kev tawm tswv yim los ntawm lub xeev ntawm cov kab ke. Hauv peb qhov xwm txheej, qhov kev tawm tswv yim yog lub kaum sab xis ntawm lub pendulum nrog siv rau qhov ib txwm uas txiav txim siab nrawm thiab txoj haujlwm ntawm lub laub, yog li ntawd ua rau lub kaw lus kaw lub kaw lus. Txuas rau saum toj no yog qhov sawv cev pom nyob rau hauv daim ntawv ntawm daim duab thaiv ntawm lub kaw kab kaw.

Muaj ntau txoj hauv kev tawm tswv yim cov txheej txheem tab sis ib qho ntawm kev siv dav tshaj plaws yog qhov sib piv – ib feem controller cov khoom tswj hwm (PID maub los), uas yog yam peb yuav siv.

Nco tseg: Kev nkag siab txog kev ua haujlwm ntawm cov tswj hwm no muaj txiaj ntsig zoo hauv kev txhim kho tus tswj hwm qhov ua tau zoo txawm hais tias piav qhia kev ua haujlwm ntawm tus tswj xws li dhau ntawm qhov kev qhia no. Yog tias koj tsis tau hla cov kev tswj hwm no hauv koj chav kawm muaj cov khoom siv online thiab yooj yim google tshawb fawb lossis chav kawm online yuav pab.

Kauj Ruam 4: Siv Txoj Haujlwm no hauv Koj Chav Kawm

Pawg Hnub Nyoog: Txoj haujlwm no feem ntau yog rau cov tub ntxhais kawm theem siab lossis kawm tiav qib siab, tab sis kuj tseem tuaj yeem nthuav qhia rau cov menyuam yaus uas yooj yim raws li kev ua qauv qhia los ntawm kev nthuav dav cov ntsiab lus.

Cov Tswv Yim Covered: Cov ntsiab lus tseem ceeb uas tau npog nrog txoj haujlwm no yog kev hloov pauv thiab tswj kev xav.

Lub sijhawm xav tau: Thaum tag nrho cov ntu tau sib sau ua ke thiab tsim tawm, kev sib sau yuav siv sijhawm 10 txog 15 feeb. Tsim cov qauv kev tswj hwm xav tau qee lub sijhawm ntxiv, rau qhov no, cov tub ntxhais kawm tuaj yeem muab sijhawm 2 rau 3 hnub. Thaum txhua tus tub ntxhais kawm ib leeg (lossis pab pawg ntawm cov tub ntxhais kawm) tau tsim lawv cov qauv kev tswj hwm, lwm hnub tuaj yeem siv rau cov tib neeg lossis pab pawg los ua qauv qhia.

Ib txoj hauv kev los ua txoj haujlwm no rau hauv koj chav kawm yog txhawm rau txhim kho cov txheej txheem (piav qhia hauv cov kauj ruam hauv qab no), thaum cov pawg ua haujlwm ntawm cov lej ntawm lub cev uas cuam tshuam nrog kev hloov pauv lossis thaum lawv tab tom kawm txog kev tswj hwm hauv chav kawm lej. Txoj hauv kev no, cov tswv yim thiab cov tswv yim uas lawv tuaj hla lub sijhawm kawm tuaj yeem siv ncaj qha rau hauv daim ntawv thov ntiaj teb tiag ua rau lawv cov ntsiab lus kom meej dua vim tias tsis muaj txoj hauv kev zoo dua los kawm lub tswv yim tshiab dua los ntawm kev siv nws hauv lub neej tiag.

Ib qhov system tuaj yeem tsim, ua ke ua chav kawm thiab tom qab ntawd chav kawm tuaj yeem faib ua pawg, txhua lub tsev tsim qauv tswj los ntawm kos. Txhua pab neeg tuaj yeem tuaj yeem qhia lawv txoj haujlwm hauv kev sib tw, qhov twg tus qauv tswj hwm zoo tshaj plaws yog qhov uas tuaj yeem sib npaug qhov ntev tshaj plaws thiab tiv thaiv kev nudges thiab thawb nrawm.

Lwm txoj hauv kev los ua txoj haujlwm no hauv koj chav kawm yog ua kom cov menyuam loj dua (qib kawm theem siab lossis siab dua), txhim kho txoj haujlwm no thiab qhia nws rau cov menyuam yaus thaum muab lawv cov ntsiab lus ntawm kev muaj zog thiab kev tswj hwm. Qhov no yuav tsis tsuas yog ua rau muaj kev txaus siab rau lub cev thiab lej rau cov menyuam yaus tab sis tseem yuav pab cov tub ntxhais kawm laus dua ua lawv cov ntsiab lus ntawm txoj kev xav vim tias ib txoj hauv kev zoo tshaj los txhawb koj lub tswv yim yog los ntawm kev piav qhia rau lwm tus, tshwj xeeb yog cov menyuam yau raws li nws xav tau koj los tsim koj cov tswv yim hauv qhov yooj yim heev thiab meej.

Kauj Ruam 5: Cov Khoom thiab Cov Khoom Siv

Lub laub yuav tso cai rau txav mus los tau ywj pheej ntawm cov kab uas muab nws ib qib ntawm kev ywj pheej. Nov yog ntu thiab cov khoom siv xav tau los ua lub pendulum thiab lub laub thiab cov kab ke:

Electronics:

• Ib lub rooj sib tham ntawm Arduino, txhua yam yuav ua haujlwm. Kuv pom zoo Uno yog tias koj tsis tau ntsib dua nrog hluav taws xob vim tias nws yuav yooj yim dua ua raws.
• Ib Nema17 stepper lub cev muaj zog, uas yuav ua haujlwm ua tus tsav tsheb rau lub laub.
• Ib tus neeg tsav tsheb tsav tsheb, ib zaug ntxiv txhua yam yuav ua haujlwm, tab sis kuv pom zoo A4988 tus tsav tsheb tsav lub cev vim nws tsuas yog yooj yim ua raws.
• Ib MPU-6050 Rau-Axis (Gyro + Accelerometer), uas yuav txheeb xyuas ntau yam tsis xws li lub kaum sab xis thiab qhov nrawm ntawm lub pendulum.
• Ib qho 12v 10A fais fab mov, 10A yog qhov ua rau me ntsis ntxiv rau qhov haujlwm tshwj xeeb no, txhua yam saum 3A yuav ua haujlwm, tab sis muaj lub peev xwm los kos ntxiv tam sim no tso cai rau kev txhim kho yav tom ntej uas xav tau lub zog ntxiv.

Kho vajtse:

• 16 x cov kabmob, Kuv siv cov kabmob skateboard thiab lawv ua haujlwm zoo
• 2 x GT2 pulleys thiab siv
• Txog 2.4 meters ntawm 1.5-nti PVC yeeb nkab
• Kab ntawm 4mm txiv ntseej thiab bolts

Qee qhov uas tau siv hauv txoj haujlwm no tseem yog 3D luam tawm, yog li muaj lub tshuab luam ntawv 3D yuav muaj txiaj ntsig zoo, txawm hais tias cov chaw hauv online lossis online 3D cov chaw luam ntawv feem ntau muaj.

Tus nqi tag nrho ntawm txhua ntu tsuas yog tsawg dua 50 $ (tsis suav nrog lub tshuab luam ntawv 3D)

Kauj Ruam 6: 3D Luam Qhov Chaw

Qee qhov ntawm lub laub thiab cov kab ke yuav tsum tau ua raws, yog li kuv siv Autodesk dawb siv Fusion360 los ua qauv cad cov ntaub ntawv thiab 3D luam tawm ntawm lub tshuab luam ntawv 3D.

Qee qhov ntawm cov duab zoo nkauj 2D, xws li lub pendulum thiab lub txaj txaj, tau txiav tawm laser vim nws tau nrawm dua. Txhua cov ntaub ntawv STL tau txuas hauv qab no hauv daim nplaub tshev zipped. Nov yog daim ntawv teev npe tag nrho ntawm txhua ntu:

• 2 x Gantry Cov Menyuam
• 4 x Kawg Kawg
• 1 x Stepper Bracket
• 2 x Idle Pulley Bearing Holder
• 1 x Pendulum Holder
• 2 x Siv Txuas Txuas
• 1 x Pendulum Bearing Holder (a)
• 1 x Pendulum Bearing Holder (b)
• 1 x Pulley Qhov Spacer
• 4 x Bearing Hole Spacer
• 1 x Gantry Phaj
• 1 x Stepper Holder Phaj
• 1 x Idle Pulley Holder Phaj
• 1 x Pendulum (a)
• 1 x Pendulum (b)

Hauv tag nrho muaj 24 ntu, uas tsis siv sijhawm ntev los luam tawm vim tias cov khoom me me thiab tuaj yeem luam ua ke. Hauv cov lus qhia no, Kuv yuav hais txog cov ntu raws li cov npe hauv cov npe no.

Kauj Ruam 7: Sib dhos Gantry Cov Menyuam

Cov nqaj nqaj hlau zoo li lub log rau lub laub. Cov no yuav yob raws txoj kab PVC uas yuav tso cai rau lub laub kom txav tau yooj yim nrog kev sib txhuam tsawg. Rau cov kauj ruam no, lob ob daim ntawv luam tawm 3D daim kab xev, 12 tus kabmob thiab ib pawg txiv ntseej thiab ntsia hlau. Koj yuav xav tau 6 tus kabmob rau ib tus menyuam. Txuas cov kabmob rau cov menyuam siv cov txiv ntoo thiab cov ntsia liaj qhov rooj (Siv cov duab ua siv). Thaum txhua tus menyuam tau ua, xaub lawv mus rau cov yeeb nkab PVC.

Kauj Ruam 8: Sib Sau Cov Tsav Tsheb (Stepper Motor)

Lub laub yuav raug tsav los ntawm tus qauv Nema17 stepper lub cev muaj zog. Clamp lub cev muaj zog rau hauv tus ncej stepper siv cov ntsia hlau uas yuav tsum tau tuaj raws li teeb nrog cov stepper. Tom qab ntawd ntswj lub bracket mus rau phaj tus tuav lub phaj, sib dhos 4 lub qhov ntawm tus tuav nrog 4 ntawm lub phaj thiab siv cov txiv ntseej thiab ntsia liaj qhov rooj kom ruaj ntseg ob qho ua ke. Tom ntej no, nce lub GT2 lub tog raj kheej mus rau lub taub hau ntawm lub cav thiab txuas 2 lub tog raj kheej rau lub phaj tuav lub tog raj kheej los ntawm hauv qab siv ntau cov txiv ntoo thiab ntsia liaj qhov rooj. Thaum ua tiav, koj tuaj yeem xaub qhov kawg rau hauv cov kav dej. Yog tias qhov haum haum dhau lawm es tsis txhob yuam lub qhov kawg rau hauv cov kav dej, Kuv pom zoo kom txhuam cov nplaim sab hauv ntawm 3D luam tawm qhov kawg kom txog thaum qhov haum zoo.

Kauj Ruam 9: Sib Sau Cov Tsav Tsheb (Idle Pulley)

Cov txiv ntseej thiab cov ntsia hlau uas kuv tau siv yog 4mm txoj kab uas hla txawm hais tias lub qhov tsoo ntawm lub hauv pliaj thiab cov kabmob yog 6mm, uas yog vim li cas kuv thiaj li yuav tsum tau luam ntawv 3D hloov pauv thiab thawb lawv mus rau hauv lub qhov ntawm lub log thiab cov kabmob kom lawv tsis txhob wobble ntawm tus ntsia liaj qhov rooj. Yog tias koj muaj cov txiv ntseej thiab ntsia liaj qhov rooj ntawm qhov loj me, koj yuav tsis xav tau cov kauj ruam no.

Muab cov kabmob tso rau hauv tus tuav lub tog raj kheej. Ib zaug ntxiv yog tias qhov haum nruj dhau, siv cov ntawv xuab zeb los maj mam txhuam cov phab ntsa sab hauv ntawm lub pluaj tsis siv neeg. Dhau tus ntsia liaj qhov rooj los ntawm ib qho ntawm cov kabmob, tom qab ntawd rub lub rub tawm mus rau lub ntsia liaj qhov rooj thiab kaw lwm qhov kawg ntawm kev coj tus kheej thib ob thiab tsis ua haujlwm lub tog raj kheej cov kabmob tuav.

Thaum qhov no ua tiav txuas ob khub ntawm cov menyuam tsis siv cov menyuam tuav mus rau lub pluaj tuav lub tog raj kheej thiab txuas cov qhov kawg rau hauv qab lub ntsej muag ntawm cov phaj no, zoo ib yam li cov kauj ruam dhau los. Thaum kawg, npog qhov kawg ntawm ob lub kav dej PVC siv cov qhov kawg no. Nrog rau qhov no txoj kab rau koj lub laub tiav.

Kauj Ruam 10: Sib dhos Gantry

Cov kauj ruam tom ntej yog tsim lub laub. Txuas ob lub yob sib dhos ua ke siv lub phaj phaj thiab 4 txiv ntoo thiab ntsia hlau. Cov phiaj hlau nqaj hlau muaj qhov qhib kom koj tuaj yeem kho txoj haujlwm ntawm phaj kom hloov kho me ntsis.

Tom ntej no, rub ob txoj hlua txuas ntawm ob sab ntawm lub phaj phaj. Nco ntsoov muab lawv los ntawm hauv qab txwv tsis pub txoj siv yuav tsis zoo ib yam. Nco ntsoov tseem hla cov ntsia hlau los ntawm hauv qab, vim tias tsis yog, yog cov ntsia liaj qhov rooj ntev dhau lawm lawv yuav ua rau muaj kev cuam tshuam rau txoj siv.

Thaum kawg, txuas tus tuav pendulum rau pem hauv ntej ntawm lub laub siv cov txiv ntseej thiab cov ntsia hlau.

Kauj Ruam 11: Sib dhos Pendulum

Lub pendulum tau ua ob daim yooj yim kom txuag tau cov khoom. Koj tuaj yeem lo ob daim ua ke los ntawm kev kho cov hniav thiab ua kom zoo tshaj. Ib zaug ntxiv thawb cov kabmob sib tsoo rau hauv ob lub kabmob kom them nyiaj rau qhov ntsia liaj qhov rooj me me thiab tom qab ntawd thawb cov kabmob mus rau hauv cov kabmob qhov ntawm ob lub pendulum cov kabmob tuav daim. Clamp ob daim duab 3D luam tawm ntawm txhua sab ntawm qhov kawg ntawm lub pendulum thiab ruaj ntseg 3 ua ke siv 3 cov txiv ntseej thiab cov ntsia hlau hla los ntawm tus tuav pendulum. Dhau tus ntsia liaj qhov rooj los ntawm ob lub kabmob thiab ruaj ntseg rau lwm qhov kawg nrog cov txiv ntoo sib xws.

Tom ntej no, tuav koj lub MPU6050 thiab muab nws tso rau ntawm qhov kawg ntawm lub pendulum siv cov ntsia hlau ntsia.

Kauj Ruam 12: Mounting Pendulum thiab Belt

Kauj ruam kawg yog txhawm rau rub lub pendulum mus rau lub laub. Ua qhov no los ntawm kev hla tus ntsia liaj qhov rooj uas koj tau dhau los dhau los ntawm ob lub pendulum bearings, los ntawm lub qhov ntawm tus tuav pendulum uas txuas rau ntawm lub hauv ntej ntawm lub laub thiab siv cov txiv ntoo nyob rau lwm qhov kawg kom ruaj ntseg pendulum mus rau lub laub.

Thaum kawg, tuav koj lub GT2 txoj siv thiab ua ntej ruaj ntseg ib kawg rau ib qho ntawm cov hlua txuas uas tau txuas rau lub laub. Txog qhov no, Kuv tau siv daim duab zoo nkauj 3D luam tawm txoj siv hlua uas txuas mus rau qhov kawg ntawm txoj siv thiab tiv thaiv nws los ntawm kev nqes los ntawm qhov nqaim. Cov stls rau daim ntawv no tuaj yeem pom ntawm Thingiverse siv qhov txuas no. Qhwv txoj siv txhua txoj hauv kev ib ncig ntawm lub pluaj stepper thiab lub pluaj tsis ua haujlwm thiab ruaj ntseg lwm qhov kawg ntawm txoj siv mus rau txoj hlua txuas txuas ntawm qhov kawg ntawm lub laub. Siv txoj hlua nruj thaum ua kom ntseeg tau tias tsis nruj ntau dhau lossis tso nws poob thiab nrog qhov no koj lub pendulum thiab lub laub tiav lawm!

Kauj Ruam 13: Txuas thiab Hluav Taws Xob

Cov xov hluav taws xob suav nrog txuas MPU6050 mus rau Arduino thiab txuas ntawm txoj kab tsav. Ua raws daim duab kab hluav taws xob txuas rau saum toj no txhawm rau txuas txhua qhov khoom siv.

MPU6050 rau Arduino:

• GND to CSY
• +5v txog +5v
• SDA to AWM 4
• CSY to A5
• Int rau D2

Stepper lub cev muaj zog rau tus tsav tsheb:

• Coil 1 (a) rau 1A
• Coil 1 (b) rau 1B
• Coil 2 (a) rau 2A
• Coil 2 (b) txog 2B

Stepper Tsav Tsheb rau Arduino:

• GND to CSY
• VDD rau +5v
• KAUJ RUAM mus rau D3
• DIR to CSY
• VMOT rau lub hwj chim muab lub davhlau ya nyob twg zoo
• GND rau lub hwj chim muab lub dav hlau hauv av

Pw tsaug zog thiab Pib dua tus pin ntawm tus tsav tsheb yuav tsum tau txuas nrog lub jumper. Thiab thaum kawg, nws yog lub tswv yim zoo los txuas lub tshuab hluav taws xob hluav taws xob txog li 100 uF ua ke nrog qhov ua tau zoo thiab hauv av ntawm cov khoom siv hluav taws xob.

Kauj Ruam 14: Kev Tswj Xyuas Qhov System (Kev Tswj Feem Feem)

Thaum xub thawj, kuv txiav txim siab sim ua ib qho kev tswj hwm qhov sib piv yooj yim, uas yog, qhov nrawm ntawm lub laub yog yooj yim sib npaug los ntawm qee yam rau lub kaum sab xis uas lub pendulum ua nrog ntsug. Qhov no tau txhais los ua qhov kev sim yooj yim kom ntseeg tau tias txhua feem ua haujlwm tau raug. Txawm hais tias, qhov txheej txheem sib piv yooj yim no tau muaj zog txaus los ua kom lub pendulum twb tshuav lawm. Lub pendulum tuaj yeem tiv thaiv kev maj mam thawb thiab nudges zoo heev. Thaum lub kaw lus tswj hwm no ua haujlwm zoo kawg, nws tseem muaj qee qhov teeb meem. Yog tias ib tus saib ntawm daim duab ntawm IMU nyeem nyob rau qee lub sijhawm, peb tuaj yeem pom tseeb pom qhov tsis sib xws hauv kev nyeem ntawv. Qhov no cuam tshuam tias thaum twg tus tswj hwm sim ua kom raug, nws ib txwm dhau los ntawm qee qhov nyiaj, uas yog, qhov tseeb, qhov xwm txheej ntawm kev tswj hwm ib feem. Qhov yuam kev me me no tuaj yeem kho tau los ntawm kev siv ntau hom kev tswj hwm uas suav nrog txhua yam xwm txheej no.

Cov cai rau kev tswj hwm kev faib ua feem sib txuas hauv qab no. Txoj cai xav tau kev txhawb nqa ntawm ob peb lub tsev qiv ntawv ntxiv uas yog MPU6050 lub tsev qiv ntawv, PID lub tsev qiv ntawv, thiab AccelStepper lub tsev qiv ntawv. Cov no tuaj yeem rub tawm siv Arduino IDE tus tswj hwm lub tsev qiv ntawv sib koom. Cias mus rau Sketch >> suav nrog Lub Tsev Qiv Ntawv >> Tswj Cov Tsev Qiv Ntawv, thiab tom qab ntawd tsuas yog tshawb PID, MPU6050 thiab AccelStepper hauv qhov tshawb nrhiav bar thiab teeb tsa lawv los ntawm nyem rau ntawm lub pob Install.

Txawm hais tias, kuv cov lus qhia rau txhua tus ntawm koj uas yog tus nyiam kev tshawb fawb thiab lej, yuav yog sim thiab tsim tus tswj ntawm qhov kev xaiv no los ntawm kos. Qhov no yuav tsis tsuas yog ntxiv dag zog rau koj lub tswv yim txog kev sib zog thiab tswj kev xav tab sis tseem yuav muab sijhawm rau koj los siv koj cov kev paub hauv kev thov hauv lub neej tiag.

Kauj Ruam 15: Tswj Qhov System (PID Control)

Feem ntau, hauv lub neej tiag tiag, ib zaug kev tswj hwm ua pov thawj kom muaj zog txaus rau nws daim ntawv thov, cov kws tsim khoom feem ntau tsuas yog ua tiav txoj haujlwm ntau dua li ua rau cov xwm txheej dhau los dhau los ntawm kev siv cov txheej txheem tswj ntau dua. Tab sis hauv peb qhov xwm txheej, peb tab tom tsim lub pendulum inverted no kom dawb huv rau lub hom phiaj kev kawm. Yog li peb tuaj yeem sim ua kom nce mus rau cov kev tswj hwm nyuaj xws li PID tswj, uas tuaj yeem ua pov thawj kom muaj zog ntau dua li kev tswj hwm qhov sib piv yooj yim.

Txawm hais tias PID tswj tau yooj yim dua los siv, ib zaug ua tiav raug thiab pom qhov ua tau zoo tshaj qhov ntsuas, lub pendulum sib npaug zoo dua. Txij ntawm no mus, nws kuj tseem tuaj yeem tawm tsam teeb lub teeb. Kev nyeem los ntawm IMU nyob rau lub sijhawm muab (txuas saum toj no) kuj ua pov thawj tias kev nyeem ntawv tsis mus deb dhau rau qhov xav tau teeb tsa, uas yog, ntsug, qhia tau tias qhov kev tswj hwm no muaj txiaj ntsig zoo dua thiab muaj zog dua li kev tswj hwm ib puag ncig yooj yim.

Ib zaug ntxiv, kuv cov lus qhia rau txhua tus ntawm koj uas yog tus nyiam kev tshawb fawb thiab lej, yuav sim thiab tsim PID tus tswj hwm los ntawm kos ua ntej siv cov cai uas txuas hauv qab no. Qhov no tuaj yeem raug coj los ua qhov nyuaj, thiab ib tus tsis paub, ib tus tuaj yeem tuaj nrog kev tswj hwm uas muaj zog dua li txhua yam uas tau sim txog tam sim no. Txawm hais tias lub tsev qiv ntawv PID ruaj khov twb muaj rau Arduino uas tau tsim los ntawm Brett Beauregard uas tuaj yeem teeb tsa los ntawm tus thawj tswj tsev qiv ntawv ntawm Arduino IDE.

Nco tseg: Txhua qhov kev tswj hwm thiab nws qhov txiaj ntsig tau qhia hauv cov vis dis aus uas tau txuas nrog hauv thawj kauj ruam.

Kauj Ruam 16: Kev Txhim Kho Ntxiv

Ib yam uas kuv xav sim yog qhov ua haujlwm "viav vias-up", qhov twg lub pendulum tau pib dai hauv qab lub laub thiab lub laub ua ob peb nrawm thiab nqis txav mus raws txoj kev kom viav vias lub pendulum los ntawm kev dai txoj hauj lwm rau txoj hauj lwm ntxeev rov qab. Tab sis qhov no tsis tuaj yeem ua tiav nrog kev teeb tsa tam sim no vim tias txoj hlua ntev yuav tsum txuas lub ntsuas ntsuas inertial mus rau Arduino, yog li ntawd lub voj voog puv ua los ntawm lub pendulum yuav ua rau cov hlua ntswj thiab ntsais. Qhov teeb meem no tuaj yeem daws tau los ntawm kev siv lub cav nkag teb nrog lub hauv paus ntawm lub pendulum hloov qhov ntsuas ntsuas inertial ntawm qhov kawg ntawm nws. Nrog tus lej cim, nws cov ncej yog tib yam uas tau tig nrog lub pendulum, thaum lub cev nyob ruaj khov uas txhais tau tias cov cables yuav tsis ntswj.

Qhov thib ob uas kuv xav sim, yog kom sib npaug ob lub pendulum ntawm lub laub. Cov kab ke no suav nrog ob lub pendulums txuas ib qho tom qab ib qho. Txawm hais tias lub zog ntawm cov kab ke no nyuaj dua thiab xav tau kev tshawb fawb ntau ntxiv.

Kauj Ruam 17: Qhov Kawg

Ib qho kev sim zoo li no tuaj yeem hloov pauv qhov kev xav ntawm chav kawm hauv qhov zoo. Feem ntau, tib neeg feem ntau nyiam siv lub tswv yim thiab cov tswv yim los ua kom lawv tawg, tsis li ntawd, cov tswv yim tseem nyob "saum huab cua" uas ua rau tib neeg zoo li yuav hnov qab lawv sai dua. Nov tsuas yog ib qho piv txwv ntawm kev siv qee cov ntsiab lus tau kawm thaum chav kawm mus rau hauv daim ntawv thov ntiaj teb tiag, txawm hais tias qhov no yuav ua rau muaj kev txaus siab rau cov tub ntxhais kawm kom thaum kawg sim thiab los nrog lawv tus kheej kev sim los sim cov kev xav, uas yuav ua rau lawv cov chav kawm yav tom ntej deb dua muaj sia nyob, uas yuav ua rau lawv xav kawm ntxiv, uas yuav ua rau lawv los nrog cov kev sim tshiab thiab lub voj voog zoo no yuav txuas ntxiv mus txog thaum chav kawm yav tom ntej muaj kev lom zem thiab kev lom zem thiab kev sim thiab phiaj xwm.

Kuv vam tias qhov no yuav yog qhov pib ntawm ntau qhov kev sim thiab phiaj xwm! Yog tias koj nyiam cov lus qhia no thiab pom nws muaj txiaj ntsig, thov tso qhov pov npav hauv qab no hauv "Kev Tshawb Fawb Txog Kev Tshawb Fawb Hauv Chav Kawm" thiab cov lus pom lossis cov lus pom zoo txais tos! Ua tsaug!:)

Khiav Tawm Hauv Kev Tshawb Fawb Hauv Chav Kawm