Nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng

Nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN XE ĐIỆN MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG Trưởng môn : TS. Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hồng Quang Sinh viên thực : Nguyễn Văn Quân Lớp : TĐH1 - K53 MSSV : 20082114 Hà nội, 6-2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN Độc lập – Tự – Hạnh phúc ------------------------------- --------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: . Khóa Khoa/Viện Ngành 1. Đầu đề thiết kế: . . . . 2. Các số liệu ban đầu: . . . . . . 3. Nội dung phần thuyết minh tính toán: . . . . . . . . 4. Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): . . 5. Họ tên cán hướng dẫn: . . 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: . 7. Ngày hoàn thành đồ án: . Ngày . tháng . năm …. Trƣởng môn Cán hƣớng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày…. tháng …. năm 2010 Ngƣời duyệt Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu phát triển xe điện bánh tự cân em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Quang. Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế. Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác. Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Văn Quân MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ XE MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG . 1.1. Giới thiệu đề tài . 1.2. Thế xe bánh tự cân (One - Wheeled Self - Balancing Unicycle) 1.3. Nguyên lí hoạt động xe bánh tự cân 1.4. Ưu nhược điểm xe bánh tự cân 1.4.1. Ưu điểm . 1.4.2. Nhược điểm . 1.5. Khả ứng dụng Chƣơng MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN XE MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG . 2.1. Mô hình toán học hệ thống xe bánh tự cân 2.1.1. Lý thuyết tiếp cận 2.1.2. Mô hình toán học . 2.2. Phương pháp điều khiển . 14 2.2.1. Xây dựng sơ đồ mô 14 2.2.2. Kiểm nghiệm khả cân xe thực tế . 16 2.3. Hệ thống cảm biến lọc sử dụng cho cảm biến 18 2.3.1. Giới thiệu hệ thống cảm biến 18 2.3.2. Các phương pháp lọc tín hiệu từ cảm biến 21 2.3.3. Kết luận . 24 2.3.4. Áp dụng Kalman cho cảm biến . 24 2.3.5 Kết mô thực nghiệm lọc Kalman 28 Chƣơng 32 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHÁT ĐỘNG 32 3.1. Giới thiệu chung động phát động xe 32 3.1.1. Cấu tạo nguyên lý làm việc động BLDC . 32 3.2. Phương pháp điều khiển động BLDC . 36 3.2.1. Phương pháp điều khiển dòng điện HCC 36 3.3. Mô hình mô Matlab Simulink 39 3.3.1. Sơ đồ mô tổng thể . 39 3.3.2. Khối mạch nghịch lưu - khối đo lường - động . 39 3.3.3. Khối Hall Decoder . 40 3.3.4. Khối điều khiển dòng điện HCC . 41 3.4. Kết mô thực nghiệm 42 3.4.1. Kết phần mềm mô Matlab Simulink 42 3.4.2. Kết thực nghiệm . 43 Chƣơng 45 TRIỂN KHAI PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM . 45 4.1. Triển khai phần cứng 45 4.1.1. Động . 45 4.1.2. Mạch động lực . 45 4.1.3. Mạch lái(Driver) 47 4.1.4. Mạch điều khiển 48 4.1.5. Mạch nguồn . 49 4.1.6. Mạch phản hồi dòng điện 50 4.1.7. Mạch đo góc nghiêng 51 4.1.8. Một vài hình ảnh thực nghiệm . 52 4.2. Triển khai phần mềm 55 4.2.1. Phần mềm chương trình điều khiển . 55 4.2.2. Phần mềm giám sát thu thập liệu . 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 60 PHỤ LỤC . 62 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển xe bánh tự cân Hình 1.2. Mô hình lắc ngược. Hình 1.3. The Focus SBU (2009)[12] . Hình 1.4. The Enicycle Polutnik (2010) [22] Hình 1.5. The SoloWheel [23] Hình 1.6. The EcoBoomer [24] . Hình 1.7. Nguyên lí hoạt động xe . Hình 2.1. Cấu trúc xe bánh tự cân [3] . Hình 2.2. Cấu trúc điều khiển góc nghiêng xe bánh 14 Hình 2.3. Sơ đồ mô hệ thống điều khiển góc nghiêng xe 15 Hình 2.4. Mô hình động học xe . 15 Hình 2.5. Khối điều khiển . 15 Hình 2.6. Đáp ứng góc nghiêng tốc độ nghiêng (góc nghiêng ban đầu -100) 16 Hình 2.7. Đáp ứng góc nghiêng tốc độ góc nghiêng (góc nghiêng ban đầu 100) . 16 Hình 2.8. Phương án kiểm nghiệm khả cân xe . 17 Hình 2.9. Vận tốc góc đọc từ gyroscope . 18 Hình 2.10. Mô hình tính toán góc nghiêng từ cảm biến gia tốc [25] 19 Hình 2.11. Góc nghiêng ước lượng từ cảm biến gia tốc (góc thật -20) . 20 Hình 2.12. Góc nghiêng ước lượng từ accelerometer bị rung . 20 Hình 2.13. Bộ lọc bù 21 Hình 2.14. So sánh lọc bù lọc Kalman [8] . 22 Hình 2.15. Thuật toán Kalman 23 Hình 2.16. Góc nghiêng ước lượng Kalman . 28 Hình 2.17. Giá trị sai lệch bias ước lượng 29 i Danh mục hình vẽ Hình 2.18. Kết mô góc nghiêng với tín hiệu cảm biến thật . 29 Hình 2.19. Kết mô ước lượng bias với tín hiệu cảm biến thật 29 Hình 2.20. Góc nghiêng ước lượng Kalman cảm biến đứng yên . 30 Hình 2.21. Góc nghiêng ước lượng Kalman cảm biến bị rung 31 Hình 3.1 Động BLDC nhóm sử dụng . 32 Hình 3.2. Cấu tạo động BLDC [14] 33 Hình 3.3. Stator động BLDC [15] 33 Hình 3.4. Dạng sức phản điện động động BLDC [15] 33 Hình 3.5. Các dạng rotor động BLDC [15] . 34 Hình 3.6. Mạch nghịch lưu điều khiển động BLDC [16] . 34 Hình 3.7. Hệ điều khiển động BLDC theo phương pháp điều khiển dòng điện theo góc pha [18]. . 37 Hình 3.8. Nguyên lý điều khiển dòng điện điều khiển dải trễ HCC [14] 37 Hình 3.9. Dòng điện, sức phản điện động nguyên lý điều khiển dải trễ [16]. . 38 Hình 3.10. Sơ đồ điều khiển dòng điện pha 39 Hình 3.11. Khối mạch nghich lưu – Khối đo lường – động . 39 Hình 3.12. Khối đo lường 40 Hình 3.13. Khối Hall Decoder . 40 Hình 3.14. Khối điêu khiển dải trễ 41 Hình 3.15. Dòng điện pha A không điều khiển. 42 Hình 3.16. Dòng điện pha A có điều khiển. 42 Hình 3.17. Dòng điện thực nghiệm pha A không điều khiển. . 43 Hình 3.18. Dòng điện thực nghiệm pha A có điều khiển. 43 Hình 4.1. Động BLDC 45 Hình 4.2. Mạch động lực . 46 Hình 4.3. Mạch lái cho MOSFET . 47 Hình 4.4. Cấu tạo IR2103 47 ii Danh mục hình vẽ Hình 4.5. Mạch điều khiển 49 Hình 4.6. Mạch nguồn . 50 Hình 4.7. Mạch cảm biến ACS712-30A 50 Hình 4.8. Cấu tạo cảm biến gia tốc. 51 Hình 4.9. Cấu tạo ADXRS401 51 Hình 4.10. Mạch động lực . 52 Hình 4.11. Mạch điều khiển mạch lái MOSFET 52 Hình 4.12. Mạch nguồn cho mạch điều khiển . 53 Hình 4.13. Cảm biến vận tốc góc ADXRS401 53 Hình 4.14. Cảm biến gia tốc ADXL311 53 Hình 4.15. Đóng gói mạch hoàn chỉnh 54 Hình 4.16. Các tác vụ phầm mềm 55 Hình 4.17. Các chương trình chạy phần mềm . 56 Hình 4.18. Giao diện chương trình giám sát thu thập liệu 58 Hình 4.19. Code chương trình ngôn ngữ LABVIEW . 58 iii Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3.1. Thứ tự chuyển mạch van động quay thuận chiều kim đồng hồ . 35 Bảng 3.2. Thứ tự chuyển mạch van động quay ngược chiều kim đồng hồ . 35 Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật IRF3205 46 Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật ACS712-30A 50 Bảng 4.3. Cảm biến gia tốc . 51 Bảng 4.4. Cảm biến vận tốc góc 51 Bảng P1.1. Tham số mô cho động . 62 Bảng P1.2. Thông số bánh thân xe sử dụng mô . 62 iv Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Từ việc sử dụng khối ngoại vi trên, mạch điều khiển xây dựng để phục vụ công việc đó. Sơ đồ nguyên lý khối mạch điều khiển trình bày hình vẽ 4.5. Hình 4.5. Mạch điều khiển 4.1.5. Mạch nguồn Vi điều khiển sử dụng nguồn cung cấp 5VDC, mạch lái sử dụng nguồn 12VDC. Do nhóm sử dụng IC LM2576-12V có dòng cung cấp lên đến 3A để đảm bảo đủ công suất cho mạch driver mạch điều khiển. Nguồn 5V lấy từ IC LM7805. 49 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Hình 4.6. Mạch nguồn 4.1.6. Mạch phản hồi dòng điện Trong đồ án sử dụng phương pháp điều khiển dòng tổng, ta cần sử dụng cảm biến. Cảm biến sử dụng loại ACS712-30A hiệu ứng HALL có khả đo dòng điện lên tới 30A. Một số thông số ACS712 đề cập đến đây. Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật ACS712-30A ACS712-30A Dòng điện đo A Cách ly điện 2.1 kV Tần số hoạt động 80 Khz Điện áp đầu 0-5 V Nhiệt độ làm việc -40 Sơ đồ nguyên lý mạch phản hồi dòng điện 50 150 C Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Hình 4.7. Mạch cảm biến ACS712-30A 4.1.7. Mạch đo góc nghiêng Như trình bày chương 2, để xác định góc nghiêng xe ta sử dụng kết hợp cảm biến Gyroscope đo vận tốc góc cảm biến Accelerometer đo gia tốc.  Cảm biến gia tốc ADXL311: đo gia tốc theo trục X Y Bảng 4.3. Cảm biến gia tốc ADXL311 Dải đo g Điện áp 0g 2.5 V Dải nhiệt độ 0-70 Độ Độ nhạy 312 mV/g Hình 4.8. Cấu tạo cảm biến gia tốc.  Cảm biến vận tốc góc ADXRS401: đo vận tốc góc quay quanh trục yaw Bảng 4.4. Cảm biến vận tốc góc ADXRS401 Độ phân giải 15 mV/độ/s Điện áp 2.5 V Nguồn cấp V Độ phân giải nhiệt độ 8.4 mV/K Hình 4.9. Cấu tạo ADXRS401 51 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Để kết hợp cảm biến ta cần phải đặt vị trí cảm biến cho xác. Chọn hướng X Accelerometer để đo góc nghiêng nên ta phải đặt ADXL311 song song với mặt đất, trục X hướng theo hướng đổ xe, Gyro ADXRS401 đặt vuông góc với mặt đất có nghĩa vuông góc với ADXL311 để hướng quay Gyro trùng với hướng đổ xe hình 4.15 phía dưới. 4.1.8. Một vài hình ảnh thực nghiệm Hình 4.10. Mạch động lực Hình 4.11. Mạch điều khiển mạch lái MOSFET 52 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Hình 4.12. Mạch nguồn cho mạch điều khiển Hình 4.13. Cảm biến vận tốc góc ADXRS401 Hình 4.14. Cảm biến gia tốc ADXL311 53 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Hình 4.15. Đóng gói mạch hoàn chỉnh 54 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm 4.2. Triển khai phần mềm 4.2.1. Phần mềm chƣơng trình điều khiển Phần mềm triển khai vi điều khiển dsPIC30F4011 với tác vụ sau Hình 4.16. Các tác vụ phầm mềm Vòng lặp thực với tần số cao16KHz để thực điều khiển dòng điện theo phương pháp HCC. Vòng lặp thực điều khiển góc nghiêng với tần số thấp 100Hz trình tính toán Kalman phức tạp nhiều phép tính. 55 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm Hình 4.17. Các chương trình chạy phần mềm 56 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm 4.2.2. Phần mềm giám sát thu thập liệu Trong trình thực cần phần mềm có khả làm nhiệm vụ gỡ rối chương trình vi điều khiển đồng thời thu thập liệu đo đạc giúp cho việc điều khiển trở nên dễ dàng hơn. Có nhiều ngôn ngữ lập trình sử dụng để viết phần mềm Visual Basic, Visual C#, MatLab. Nhưng chúng em chọn ngôn ngữ LABVIEW để thực hiện. LABVIEW vi điều khiển kết nối thông qua cổng COM. a). Giới thiệu LABVIEW LabVIEW (viết tắt nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) phần mềm máy tính phát triển công ty National Instruments, Hoa kỳ [25]. LabVIEW biết đến ngôn ngữ lập trình với khái niệm hoàn toàn khác so với ngôn ngữ lập trình truyền thống ngôn ngữ C, Pascal. Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua hình ảnh trực quan môi trường soạn thảo, LabVIEW gọi với tên khác lập trình G (viết tắt Graphical, nghĩa đồ họa). LabVIEW dùng nhiều phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật tự động hóa, điều khiển, điện tử, điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh, . Hiện phiên LabVIEW cho hệ điều hành Windows, Linux, Hãng NI phát triển mô-đun LabVIEW cho máy hỗ trợ cá nhân (PDA). Các chức LabVIEW tóm tắt sau: - Thu thập tín hiệu từ thiết bị bên cảm biến nhiệt độ, hình ảnh từ webcam, vận tốc động cơ, . - Giao tiếp với thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp thông qua cổng giao tiếp: RS232, RS485, USB, PCI, Ethernet - Mô xử lý tín hiệu thu nhận để phục vụ mục đích nghiên cứu hay mục đích hệ thống mà người lập trình mong muốn - Xây dựng giao diện người dùng cách nhanh chóng thẩm mỹ nhiều so với ngôn ngữ khác Visual Basic, Matlab, Cho phép thực thuật toán điều khiển PID, Logic mờ (Fuzzy Logic), cách nhanh chóng thông qua chức tích hợp sẵn LabVIEW. Cho phép kết hợp với nhiều ngôn ngữ lập trình truyền thống C, C++, . 57 Chương 4. Triển khai phần cứng phần mềm b). Giao diện chương trình giám sát thu thập liệu Hình 4.18. Giao diện chương trình giám sát thu thập liệu c). Code chương trình thực ngôn ngữ LABVIEW Hình 4.19. Code chương trình ngôn ngữ LABVIEW 58 Kết luận KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, nhóm chúng em thu kết định. Những kết luận sau đánh giá tổng hợp cho toàn trình nghiên cứu nhóm:  Mô hình hóa hệ thống xe bánh tự cân  Đề xuất phương pháp điều khiển PD cho xe bánh tự cân  Thực mô kiểm nghiệm thuật toán lọc Kalman vi điều khiển dsPIC30F4011  Điều khiển động BLDC sử dụng điều khiển dải trễ dòng điện HCC  Xây dựng chương trình giám sát thu thập liệu. Công việc nhóm là: - Hoàn thiện code điều khiển động vi điều khiển dsPIC30F4011 để cải thiện vướng mắc trình bày mục 3.4.2. - Tiến hành kiểm nghiệm khả đưa xe trở lại trạng thái cân phương pháp đề xuất mục 2.2.2 - Thử nghiệm xe chạy đường có người lái. Một lần nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Quang, thầy giáo Nguyễn Duy Đỉnh thầy cô môn Tự Động Hóa nhiệt tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện trình chúng em làm đồ án phòng C9-102 suốt năm học chuyên ngành vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Văn Quân 59 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A. Kadis, D. Caldecott, A. Edwards, M. Jerbic, R. Madigan, M. Haynes, B.Cazzolato and Z. Prime, “Modelling, simulation and control of an electric unicycle”, The University of Adelaide, Australia, 2010. [2] Nguyễn Hồng Quang, Nguyễn Hoàng Anh, “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo xe bánh tự cân bằng”, Công trình dự thi giải thưởng “Sinh viên nghiên cứu khoa học”,2007. [3] Nguyễn Gia Minh Thảo, Mai Tuấn Đạt, Dương Hoài Nghĩa, Nguyễn Hữu Phúc, “Nonlinear Controllers For Two – Wheeled Self – Balancing Robot”, The 2011 ASEAN Symposium Control, Ho Chi Minh City, Viet Nam, November 8-9, 2011. [4] Nguyễn Gia Minh Thảo, Mai Tuấn Đạt, Dương Hoài Nghĩa, Nguyễn Hữu Phúc, “A PID Backstepping Controller For Two – Wheeled Self – Balancing Robot”, IFOST 2010 Proceedings, Ulsan, South Korea, 13 – 15 October, 2010. [5] Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển robot công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2009 [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Inertial_measurement_unit [7] http://web.mit.edu/scolton/www/filter.pdf [8] http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-333-aircraft-stability and-control-fall-2004/lecture-notes/l15_filter_examp.pdf [9] Greg Welch and Gary Bishop, “An Introduction to the Kalman Filter”, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, 2006. [10] Mai Tuấn Đạt, “ Xe hai bánh tự cân di chuyển địa hình phẳng”, Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành khí, Đại học Bách Khoa HCM, 2005. [11] http://www.segway.com/ [12] http://focusdesigns.com/sbuv3/ [13] http://solowheel.com/ 60 Tài liệu tham khảo [14] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006. [15] AN885, “Brushless DC Motor Fundamentals”, Microchip. [16] B. K. Bose, Modern Power Electronics And AC Driver, Prentice Hall PTR, 2002. [17] Nguyễn Duy Đỉnh, “Đề xuất thuật toán điều khiển động phát động thuật toán điều khiển chuyển động xe điện, thử nghiệm xe điện bánh HUT-1”, Đồ án tốt nghiệp ngành Tự Động Hóa, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2009. [18] Nguyễn Thế Năng, “Cải tiến phương pháp điều khiển “Giả vectơ” cho động chiều không chổi than”, Đồ án tốt nghiệp ngành Tự Động Hóa, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2012. [19] Shane W. Colton, “Design and Prototyping Methods for Brushless Motors and Motor Control”, Massachusetts Institute of Technology, 2010. [20] http://www.4qdtec.com/pwm-01.html [21] DT98-2A, “Boostrap Component Selection For Control IC’s”, International Rectifier. [22] http://www.enicycle.com/ [23] http://www.ecoboomer.tv/products/ecoboomer-igo/ 61 Phụ lục PHỤ LỤC P1. Các bảng số liệu dùng mô Bảng P1.1. Tham số mô cho động Tham số Giá trị Công suất định mức 54 [W] Tốc độ định mức 1500 [rpm] Mômen định mức 0.343 [ Nm] Số đôi cực Điện áp định mức 36 [V] Dòng điện định mức [A] Điện trở stator 0.8 [Ω] Điện cảm stator 2.14 [mH] Hằng số sức phản điện động 0.018 [V/rpm] Từ thông rotor 0.021486 [Wb] Bảng P1.2. Thông số bánh thân xe sử dụng mô Tham số Giá trị Bán kính bánh xe 0,225 [m] Khối lượng bánh xe [kg] Chiều dài khung 0,8 [m] Chiều rộng khung 0.3 [m] Khối lượng khung 50 [kg] Khoảng cách trọng tâm khung 0,68 [m] 62 Phụ lục P2. Chƣơng trình khởi tạo tham số mô cân xe clear; % khung xe b=0.8; c=0.3; mf=50; rf=0.68; Jf=1/12*mf*(b.^2+c.^2); % banh xe mw=6; rw=0.225; Jw=1/2*mw*rw.^2; % Cac hang so me= mw + mf+ Jw/rw.^2; g=10; % Thong so dong co %Kt= % He so mo men % g= % Gia toc truong % Cac ma tran he so ms=me*(mf.^2*rf.^2+Jf)-mf.^2*rf.^2; k1=-mf.^2*rf.^2*g/ms; k2=(mf.^2*rf.^2+Jf)/(rw*ms); k3=me*mf*rf*g/ms; k4=-mf*rf/(rw*ms); P3. Code thuật toán lọc Kalman mô %Khai bao cho Kalman accelnoise = 0.005; gyronoise = 0.001; accelnoise1 = 0.05 a = [1 -dt;0 1]; b = [dt;0]; c = [1 0]; Xhat = [0;0]; %intial estimate R = 0.03; %meas noise cov Q = [0.001 0; 0.004];%process noise cov P = Q;%initial cov estimate error biashat=[];%bias estimate thetahat = [];%theta estimate thetameas = []; theta = []; for i =1:1:length(Ua), if(i==1) U= 0; else U=Ua(i-1); %simulate linear system end % Simulate the noisy measurement Y=Ya(i); 63 Phụ lục %Predict update Xhat = a * Xhat + b * U; % Form the Innovation vector. Inn = Y - c * Xhat; P = a*P*a' + Q; % Compute the covariance of the Innovation. s = c * P * c' + R; %Meas update % Form the Kalman Gain matrix. K = (P * c')/s; % Update the state estimate. Xhat = Xhat + K * Inn; % Compute the covariance of the estimation error. P = ([1 0;0 1] - K*c)*P; % Save some parameters for plotting later. % theta(i) = X(i); thetameas(i) = Y; thetahat(i) = Xhat(1); biashat(i) = Xhat(2); end 64 [...]... còn xe 1 bánh tự cân bằng chỉ cần thay đổi góc nghiêng của xe, muốn dừng lại ô tô hay xe máy phải có một hệ thống phanh phức tạp, còn một bánh tự cân bằng chỉ cần ngả người về phía sau để giảm tốc, ngả về phía trước để tăng tốc 7 Chương 2 Mô hình hóa và điều khiển xe một bánh tự cân bằng Chƣơng 2 MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN XE MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG 2.1 Mô hình toán học hệ thống xe một bánh tự cân bằng. .. Nguyễn Hồng Quang nhóm em đã bắt tay vào triển khai đề tài Nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng Các kết quả ban đầu được trình bày trong 4 chương đồ án  Chương 1: Tổng quan về xe điện một bánh tự cân bằng  Chương 2: Mô hình hóa và điều khiển xe điện một bánh tự cân bằng  Chương 3: Điều khiển động cơ phát động  Chương 4: Triển khai phần cứng và phần mềm Do thời gian không nhiều,... hiện việc cân bằng động bằng cách di chuyển thân xe như một hệ thống có phản hồi Bình thường cần xe luôn có xu hướng đổ về một phía, khi 3 Chương 1 Tổng quan về xe một bánh tự cân bằng đó thân xe sẽ di chuyển theo hướng đổ của cần, để giữ cần thăng bằng trở lại, tức là góc nghiêng bằng không, và khi đó xe sẽ ngừng di chuyển Hình 1.2 Mô hình con lắc ngược Với nền tảng dựa trên xe 2 bánh tự cân bằng đã... khiển xe một bánh tự cân bằng Mô hình là một chiếc xe 1 bánh duy nhất được gắn trên khung Trên mô hình sử dụng các cảm biến để đo góc nghiêng của thân xe, vận tốc góc của thân xe khi xe di chuyển Với cấu trúc này, góc nghiêng của xe được giới hạn . tay vào triển khai đề tài Nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng . Các kết quả ban đầu được trình bày trong 4 chương đồ án.  Chương 1: Tổng quan về xe điện một bánh tự cân bằng. xe một bánh tự cân bằng 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ XE MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG 1.1. Giới thiệu về đề tài Đồ án xuất phát từ ý tưởng đã được thương mại hóa của hãng SBU xe một bánh tự cân bằng. VỀ XE MỘT BÁNH TỰ CÂN BẰNG 2 1.1. Giới thiệu về đề tài 2 1.2. Thế nào là xe một bánh tự cân bằng (One - Wheeled Self - Balancing Unicycle) 3 1.3. Nguyên lí hoạt động của xe một bánh tự cân bằng