Wie habe ich mir so einen Regelalgorithms denn überhaupt vorzustellen?
(Ich gehe als erstes Etappenziel mal nur vom Balancieren ohne umzukippen aus, egal ob das Fahrgestell sich dabei ein wenig von der Stelle bewegt oder nicht )
Als Stellgrössen hat man nur die Drehrichtung und die Beschleunigung der Motoren.
Die Drehrichtung muss natürlich stimmen und dafür braucht man den Winkel in dem sich das Fahrgestell im labilen Gleichgewicht befindet.
Der einfachste Regelalgorithmus besteht aus einem P-Regler. Man gibt einen SOLLwinkel, z.B 0° (senkrecht) vor, mißt den ISTwinkel und bildet die Differenz. Angenommen diese ist positiv, wenn der Roboter nach vorn geneigt ist. Dann wird diese Differenz verstärkt und als Steuerspannung an die Motoren gegeben, so daß diese das Fahrzeug nach vorne bewegen

Diese Bewegung hat zwei Effekte

1. Das Reaktionsmoment der Motoren richtet den Roboter auf
2. Das Trägheitsmoment des Roboters wirkt in die gleiche Richtung
Macht es auch Sinn mit x unterschiedlichen Steuerspannungen abhängig vom Winkel zu arbeiten um die Beschleunigung der Motoren zu beeinflussen? Ist ein Getriebemotor da nicht viel zu träge für?
Ich stell mir das eher so vor, dass man einen gewissen Toleranzbereich um das Gleichgewicht definiert. Wenn das Gestell aus diesem Bereich herauskippt steuert man gegen bis der Bereich wieder erreicht wird.
Wenn der Bereich wieder erreicht ist, ist die Regeldifferenz Null und die Steuerspannung wird zu Null. Damit wäre alles ok, wenn das Trägheitsmoment und die beschleunigte Bewegung des Roboters nach hinten nicht wären (siehe oben).
Eine Lösung ist tatsächlich, statt des linearen P-Reglers in der Form y= a x einen nichtlinearen, z.B y = x^2 zu verwenden.
Wie funktionieren das denn bei so einem elektrischen Einrad mit dem man durch die Gegend fahren kann?
http://fhznet.fh-bielefeld.de/fb2/labor-le/einrad.html
Da verändert sich der Schwerpunkt doch auch abhängig von Gewicht und Körperhaltung des Fahrers und man muss vermutlich nicht jedesmal den Regelalgorithmus neu einstellen.
Beim Einrad wird der Regelalgorithmus tatsächlich nicht verändert. Der Regler ist analog mit Operationsverstärkern realisiert. Der Winkel wird ständig mit einem Poti gemessen.