Self-balancing robot using an stm32 microcontroller
STM32 Mikrodenetleyici Kullanan Kendi Kendini Dengeleyen Robot
- Tez No: 838518
- Danışmanlar: Belirtilmemiş.
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Self-Balancing robot, LQR, STM32, Microcontroller, Embedded Systems, PID, Kalman Filter, Sensor Fusion, MPU6050
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Warsaw University of Technology
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Samobalansujące roboty mają potencjał, aby zrewolucjonizować wiele branż, od handlu detalicznego po transport. Wielu inżynierów lubi pracować nad robotami samobalansującymi, ponieważ są to fascynujące problemy do rozwiązania. Ponieważ są to naturalnie niezrównoważone systemy, wymagają potężnych mikrokontrolerów i zaawansowanych algorytmów, aby się nie przewrócić. Są one bardzo dobrym sposobem na przetestowanie algorytmów sterowania, takich jak liniowe regulatory kwadratowe czy regulatory PID. W tej pracy dyplomowej skupimy się na opracowaniu algorytmu, który pozwoli robotowi utrzymać równowagę podczas stania w środowisku o dwóch wymiarach. Zostanie to wykonane przy użyciu regulatora Linear Quadratic Regulator jako układu sterowania, wykorzysta również regulator PD. W pracy dyplomowej zostanie to wykonane przy użyciu mikrokontrolera STM32 konkretnie. Czujnikiem, który jest wykorzystywany podczas tego procesu jest MPU6050, który ma wbudowany akcelerometr i żyroskop. Skupimy się głównie na algorytmie sterowania. Praca dyplomowa rozpocznie się od wprowadzenia do tematyki, takiej jak odwrócone wahadła, roboty samobalansujące, mikrokontroler STM32, użyte czujniki, filtr Kalmana oraz algorytm sterowania. Następnie przegląd literatury na temat innych prac i robotów, które zostały wykonane wcześniej na ten temat. Zostaną one lekko przeanalizowane i wyodrębnione zostaną najistotniejsze informacje. Mając te informacje za sobą, praca dyplomowa przejdzie do projektowania i implementacji algorytmu. Metodologia rozpocznie się od modelu matematycznego układu, następnie zostanie przeprowadzona symulacja w programie MATLAB, układ sterowania LQR, filtr Kalmana, zliczanie impulsów, taktowanie impulsów, sprzęt i na koniec implementacja układu. Zostaną one wyjaśnione dokładnie w tej kolejności. Na koniec zostanie przedstawiona konkluzja pracy, która będzie mówiła o tym, co poszło dobrze, a co źle, a także obejmie wszelkie przyszłe badania, które mogą być wykonane na ten temat. Słowa kluczowe: Robot samobalansujący, LQR, STM32, mikrokontroler, systemy wbudowane, PID, filtr Kalmana, Sensor Fusion, MPU6050.
Özet (Çeviri)
Self-balancing robots have the potential to revolutionize many industries, from retail to transportation. Many engineers like to work on self-balancing robots because they are fascinating problems. Since they are naturally unbalanced systems, they require powerful microcontrollers and advanced algorithms to keep from falling over. They are an excellent way to test control algorithms such as Linear Quadratic Regulators or PID controllers. This thesis will focus on developing an algorithm that will allow the robot to maintain balance while standing in an environment with two dimensions. This will be done using the Linear Quadratic Regulator controller as the control system; it will also make use of a PD controller. The thesis will do this using the STM32 microcontroller specifically. The sensor that is used during this process is an MPU6050 which has an accelerometer and gyroscope built-in. The focus will mainly be on the control algorithm. The thesis will start with an introduction to the topics, such as inverted pendulums, self-balancing robots, the STM32 microcontroller, the sensors used, the Kalman filter, and the control algorithm. Then a literature review on other works and robots that were done previously on this topic. They will be analyzed slightly, and the most relevant information will be extracted. With this background information out of the way, the thesis will proceed to the design and implementation of the algorithm. The methodology will start with the mathematical model of the system, followed by the MATLAB simulation, the LQR control system, the Kalman filter, pulse counting, pulse timing, hardware, and lastly, implementation of the system. These will be explained in that order exactly. Lastly, the conclusion of the thesis will be presented, which will talk about what went right and what went wrong; it will also cover any future research that can be done on the topic.
Benzer Tezler
- İki tekerlekli mobil robotun denge kontrolü
Balance control of a two-wheeled mobile robot
CEMİL DABBAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ
- Nesne takibi yapan denge robot tasarımı
Designing an object tracker self balancing robot
YUNUS ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİT GÜNEŞ
- Optimal trajectory generation and adaptive control of an underactuated and self-balancing lower body exoskeleton
Eksik tahrikli ve özdengelemeli bir alt gövde dış iskelet robot için eniyileştirilmiş yörünge planlaması ve uyarlamalı kontrol uygulaması
AHMED ADEL AHMED FAHMY SOLIMAN AHMED ADEL AHMED FAHMY SOLIMAN
Doktora
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. REGAİP BARKAN UĞURLU
- Dört ayaklı hidrolik tahrikli bir robotun modellenmesi ve uygulaması
Modelling and implementation of a hydraulic actuated quadruped robot
VELİ BAKIRCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE KALYONCU
- Makinalarda sıvı halkalı dengeleme sistemleri: Modelleme ve analiz
Liquid ring balancing systems in rotating machinery: Modelling and analysis
SERGÜL ŞANVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK