Điều khiển PD cho hệ xe đạp một bánh tự cân bằng: mô phỏng và thực nghiệm

Tóm tắt

 Xe một bánh tự cân bằng là một hệ MIMO under-actuated giả lập sự biểu diễn của một nghệ sĩ xiếc giữ cân bằng trên một chiếc xe đạp một bánh mà không bị ngã. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một phương pháp PD để giữ mô hình này cân bằng tại điểm làm việc tĩnh. Bộ điều khiển của chúng tôi được chứng minh hoạt động tốt trên mô phỏng Matlab/Simulink. Để kiểm tra bộ điều khiển PD trong tình trạng thực tế, nhóm tác giả xây dựng một mô hình xe đạp một bánh có cấu trúc nhỏ gọn cho phòng thí nghiệm. Dựa trên mô hình thực tế này, phương pháp của chúng tôi  được chứng minh là hoạt động tốt trên thực nghiệm. Trên cơ sở mô hình thí nghiệm trên, các khảo sát về sự hiểu chỉnh thông số PD ở cả mô phỏng và thực nghiệm được tiến hành để kiểm chứng các luật trong việc tinh chỉnh thông số điều khiển theo lý thuyết. Thông qua kết quả khảo sát thực nghiệm, chúng tôi đã chỉ ra các thông số điều khiển quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển. Quá trình hiệu chỉnh các thông số trên ảnh hưởng đến hệ thống là tương đồng với lý thuyết. Kết quả nghiên cứu này  góp phần mang tính tham khảo để hướng đến việc xây dựng một đối tượng xe một bánh vận chuyển hàng hóa thực tế trong tương lai.