Selbstbalancierender Roboter im Prototypen Stadium

[djdune]

Hallo liebe Robotergemeinde,

ich möchte hier mal den Testaufbau meines Selbstbalacierenden Roboters vorstellen. Mein Plan ist es eigentlich einen Segway nachzubauen aber ich dachte mir dass ich erstmal ein kleines Modell baue, bevor ich viel Geld für Motoren und Elektronik rauswerfe. Mittlerweile bin ich ganz froh darüber weil er nicht so will wie ich.
Es gibt genügend Codes und Pläne für Segway Nachbauten im Netz, aber ich will es eben auf meine Weise bauen
Nun zum eigentlichen Projekt:
Alles ist aus Breakout Boards zusammengestöpselt
Eckdaten:

• Controller: STM32F103VE 32bit ARM Cortex M3
• Sensoren: 5DOF Board mit IDG300 und ADXL330
• Bluetooth Modul zur Datenübertragung
• Auf durchdrehen modifizierte Modellbau Servos als Antriebe
• L298 Board für die Motoren
• 12V LiPo Akku mit 1800mAh
• Räder von einem Modellflugzeug

So sieht er aus:

Ja, er sieht etwas wild aus, aber das Testobjekt zum üben reicht das komplett.
Und in Betrieb kommt das dabei heraus: http://www.youtube.com/watch?v=CkQ29...&feature=g-upl
In der Regelung sorgt ein Kalman Filter für eine schöne und saubere Winkelangabe. Für die Motoren habe ich einen PID Regler eingebaut, wobei I=0 ist, da das ja für diese Anwendung nicht notwendig ist.
Nun bin ich aber regelungstechnisch am Ende meines Wissens und habe keine Ahnung wie ich den Regler anpassen soll. Durch Try and Error habe ich zumindest schon das am Video zu sehende Ergebnis bekommen.
Vielleicht hat ja noch jemand eine Idee dazu.

[RP6conrad]

Schwertepunkt erhohen ! Damit wird das ganse System langsamer und is einfacher zu regelen.

[oberallgeier]

... PID ... wie ... den Regler anpassen ... Try and ... schon ... Ergebnis ...

Klar, mit einem halbwegs ordentlich eingestellten Regler bekommt man schon ein halbwegs passendes Ergebnis. Bereits vor Jahren hatte waste ein ausführliches Regelun gstechnik-Tutorial im RNW issen erstellt, sehr ausführlich, sehr sauber aufgebaut, sehr langweilig durchzuarbeiten ABER mit sehr praktischen Hinweisen gerade zu digitalen Reglern. Dort gibt es die Beschreibung Einstellung nach der Sprungantwort (klick hier). Diesem Verfahren kann wegen seines Kochbuchaufbaues auch mit wenig regelungstechnischer Erfahrung gut abgearbeitet werden. Hier habe ich kurz dargestellt, oder auch mal hier, wie ich das für die Drehzahlregelung in meinen Zweirädrern angewendet hatte (zwei unabhängig angesteuerte Getriebemotoren aus gehackten Servos mit Zeitkonstanten "im System" von acht und zwölf Millisekunden). Mittlerweile arbeitet diese Regelung (>ausschließlich integer< , aber ich habe eben auch nur nen ATmega168/328-20MHz und keinen ARM) sehr befriedigend, kleines Beispiel siehe hier.

Achso - mit EINEM Sharp und einem P-Regler kann man auch balancieren!

Viel Erfolg.

[Inventor76]

Na das sieht ja schon ganz nett aus für den Anfang. Ich bin selbst gerade dabei mir so einen "Zweiradler" zu bauen. Ich verwende 2 Getriebemotoren und hab gestern mal erfolgreich den Motortreiber dazu probehalber aufgebaut. Bezüglich der Regelung und der Sensorauswertung hab ich zwar schon so meine theoretischen Ideen, ob diese allerdings in der Praxis dann auch so klappen werden wird sich erst herausstellen. Ich hoffe das mein Balancierer in den nächsten 14 Tagen auch so weit sein wird wie deiner. Aber ich werde hier im Forum bestimmt noch darüber berichten wenns soweit ist.

Werde deinen Beitrag aber sicher im Auge behalten und wünsch dir schon mal viel Erfolg!