Svenska ElektronikForumet

Hej!

Jag har planer på att bygga en inverterad pendel. Den fungerar så att man monterar en pinne som kan rotera fritt på en liten vagn och sedan försöker man balansera pinnen genom att styra vagnen fram och tillbaks.



Vagnen kontrolleras från ett datorprogram som styr vagnen åt rätt håll baserat på data från en positionssensor som håller reda på var pinnens vinkel.



Nu har jag en fråga. Jag har mycket liten tidigare erfarenhet av elmotorer och undrar därför om någon har en idé om vilken typ av motor som är lämplig och hur man kan kontrollera den?

mvh
Calle

Det låter som en kul idé.

Du borde behöva en motor som snabbt men "mjukt" kan både starta och stanna exakt när du vill. En stegmotor låter därför lämplig.

Kika under Guider/FAQ-delen på forumet, där finns en tråd om stegmotorer, hur de fungerar och hur man styr dem.

Om man bara vill ha en pinne som står upp fastän den har en ledad infästning (som i ditt fall instabil) så finns det en mycket enklare lösning mha en elmotor med konstant varvtal som inte kräver positionssensor, dator eller annan elektronik.

Om man istället för att flytta infästningen (vagnen) i sidled kan man låta infästningen oscillera vertikalt. Då står pendeln av sig själv, man kan även putta till den lite löst och den återgår till ursprungsläget. Det är den här lösningen jag tänker på först när jag hör "inverterad pendel".

Kombinationer av följande sökord borde ge lite info: "inverted pendulum" forced driven pivot frequency Mathieu

Om det är till typ ett skolarbete i reglerteknik blir nog inte den lösningen godkänd.

Hej Carl!

Hur har du tänkt lösa regleringen av pendel? PID? LQ? eller annan kul lösning?

Någon form at servomotor skulle kanske fungera

Om du är intresserad av LQ, kan jag stå till tjänst med lite information!

EDIT: För att få mer utmaning bör du sätta en vikt längst upp på pinnen.

Borde det inte bli enklare ju högre tyngdpunkten är för pinnen? (åtminstone om man inte tillåter pinnen att luta för mycket)

Jo så är det!
"pinnens" tröghet ökar ju ju tyngre den blir och det gör ju att den blir mindre känslig för yttre påverkan. Men samtidigt får ju regulatorn större problem då utslaget på pendeln ökar. Så det blir en avvägning hur tung vikten skall vara och hur högt upp på "pinnen" den skall sitta.
Det som är avgörande för viktens storlek och placering är bland annat:
- Motorn
- Regulatorval
- Eventuella dödtider
- Vinkelgivarens exakthet och snabbhet i signalöverföring
Finns säkert fler saker som påverkar också, men inga jag kommer på just nu.

Edit: Vad regulatorn implementeras in, uC eller bara elektronik (OP med mera) men detta blir nog näst intill omöjligt om någon mer avancerad regulator än PID väljs.

Vi implementerade en styrning av en inverterad pendel under ett projektarbete i skolan för ett tag sen, det blev inte sådär jättebra men det funkade iallafall.
Vårt misstag var att läsa på teorin för dåligt och därmed fick vi problem med själsvängningar efter ett tag.

Så se till att få koll på teori och en hyffsad (åtminstonde reoretiskt) PID inställning från början som man sedan bara behöver justera så skall det nog inte vara några problem :)

björn: Fick ni testa andra reglermetoder än PID?

Carl: Hur mycket reglerteknik har du läst/kan du? Om du vill testa något roligare så kan jag rekomendera LQ (Linjärkvadratisk reglering, inte så lätt men effektiv, kräver dock en matematisk modell av din pendel)

Kan rekomendera:
Analog och digital reglerteknik, Bengt Schmidtbauer, Studentlitteratur, ISBN: 91-44-26602-2

Modellbaserade reglersystem, Bengt Schmidtbauer, Studentlitteratur, ISBN: 91-44-00786-8

Hej, och tack för alla svar. Har läst en kort kurs i reglerteknik och tänkte väl använda PID. Har hört namnet LQ men vet inte riktigt vad det är. Kunde vara kul att kolla upp. Annars tänkte jag implementera en PID-reglering i MatLab och sedan optimera fram parametrarna mha en genetisk algoritm. Kanske inte så nödvändigt, mest för att lära sig lite om genetiska algoritmer.

Simuleringar är ju alltid roliga!

Om du vill läsa mer om LQ finns det i boken "Modellbaserade reglersystem" som jag tipsade om eller så kan du titta i mitt ex-jobb som av en händelse behandlar LQ-reglering av inverterad pendel. Lättast hittar du det på min hemsida!

En rätt imponerande film:

http://flash.lakeheadu.ca/~tayebi/doubl ... ndulum.wmv

Galet skoj film! Imponerande!

/Magnus

MicaelKarlsson skrev:björn: Fick ni testa andra reglermetoder än PID?

Vi hade inga regler på för hur vi skulle styra den utan fick själva komma på något lämpligt, men jag tror att alla grupperna gjorde någon typ av PID.

Det där påminner mig om detta

NU snackar vi styrning! Jädrar vad imponerande!