Geri Dön

Self-balancing robot using an stm32 microcontroller

STM32 Mikrodenetleyici Kullanan Kendi Kendini Dengeleyen Robot

  1. Tez No: 838518
  2. Yazar: ALP ARDA MİMAR
  3. Danışmanlar: Belirtilmemiş.
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Self-Balancing robot, LQR, STM32, Microcontroller, Embedded Systems, PID, Kalman Filter, Sensor Fusion, MPU6050
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Warsaw University of Technology
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. İki tekerlekli mobil robotun denge kontrolü

    Balance control of a two-wheeled mobile robot

    CEMİL DABBAH

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ

  2. Nesne takibi yapan denge robot tasarımı

    Designing an object tracker self balancing robot

    YUNUS ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHİT GÜNEŞ

  3. 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

    İngilizce

    2023

    Mekatronik MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. REGAİP BARKAN UĞURLU

  4. Dört ayaklı hidrolik tahrikli bir robotun modellenmesi ve uygulaması

    Modelling and implementation of a hydraulic actuated quadruped robot

    VELİ BAKIRCIOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METE KALYONCU

  5. Makinalarda sıvı halkalı dengeleme sistemleri: Modelleme ve analiz

    Liquid ring balancing systems in rotating machinery: Modelling and analysis

    SERGÜL ŞANVERDİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK