Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα
Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη, μοντελοποίηση και ο έλεγχος της θέσης ενός ανεστραμμένου εκκρεμούς πάνω σε όχημα με την χρήση του Simulink. Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στον αυτόματο έλεγχος και στο πως αυτός έχει μπει στις ζωές όλων μας βοηθώντας διαρκώς στην βελτίωση της ποιότητα...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15263 |
| id |
nemertes-10889-15263 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αυτόματος έλεγχος Εκκρεμές Ελεγκτές PID controllers Pendulum |
| spellingShingle |
Αυτόματος έλεγχος Εκκρεμές Ελεγκτές PID controllers Pendulum Γιαννακόπουλος, Μιλτιάδης Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| description |
Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη, μοντελοποίηση και ο έλεγχος της θέσης ενός ανεστραμμένου εκκρεμούς πάνω σε όχημα με την χρήση του Simulink.
Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στον αυτόματο έλεγχος και στο πως αυτός έχει μπει στις ζωές όλων μας βοηθώντας διαρκώς στην βελτίωση της ποιότητας της ζωής.
Αναφέρουμε μερικούς από τους πρώτους μηχανισμούς αυτοματισμού που έκαναν την εμφάνισή τους πριν 2000 χρόνια περίπου αναλύοντας τον τρόπο λειτουργίας τους ο οποίος μπορεί να χαρακτηριστεί επαναστατικός για την τότε εποχή.
Έπειτα παρουσιάζονται διάφορες εφαρμογές του ανεστραμμένου, κινούμενου εκκρεμούς στην καθημερινότητα μας. Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας την μέθοδο Euler-Lagrange και εκτελώντας τις απαιτούμενες μαθηματικές πράξεις καταλήξαμε στις εξισώσεις που μας επιτρέπουν να μοντελοποιήσουμε το σύστημά μας.
Στο επόμενο κεφάλαιο αναγράφεται αναλυτικά η θεωρία, που πρέπει να γνωρίζουμε και που θα χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της θέσης του ανεστραμμένου εκκρεμούς. Παρουσιάζουμε αναλυτικά την δομή που έχει ο PID ελεγκτής και συγκρίνουμε σε θεωρητικό επίπεδο τους PI PI PD και PID ελεγκτές προκειμένου να γνωρίζουμε την λειτουργία τους και να είμαστε σε θέση να διαλέξουμε τον κατάλληλο ελεγκτή ανάλογα με το πρόβλημα που έχουμε να αντιμετωπίσουμε.
Στην συνέχεια κάνοντας μια παρουσίαση του Simulink, του «εργαλείου» που θα χρησιμοποιηθεί για την μοντελοποίηση του ανεστραμμένου εκκρεμούς πάνω σε όχημα, προχωράμε στην υλοποίηση των εξισώσεων που κατασκευάσαμε προηγουμένως και το τελικό μοντέλο είναι μια προσομοίωση του συστήματός μας και στην δημιουργία ελεγκτών όπως αυτοί παρουσιάστηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο.
Κάνοντας την κατάλληλη συνδεσμολογία και δίνοντας διάφορες τιμές στα κέρδη προσπαθούμε να ελέγξουμε το σύστημά μας χρησιμοποιώντας τους P PI PD και PID ελεγκτές παρατηρούμε το αποτέλεσμα κάθε φορά και βγάζουμε τα σχετικά συμπεράσματα και καταλήγουμε στο ποιος ελεγκτής είναι πιο αποδοτικός και προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί.
Τέλος επιχειρούμε με την εισαγωγή άλλων δυο ελεγκτών θέσης να ελέγχουμε ταυτόχρονα και την γωνία του εκκρεμούς αλλά και την θέση του οχήματος στον χώρο και καταγράφουμε τις σχετικές παρατηρήσεις. |
| author2 |
Giannakopoulos, Miltiadis |
| author_facet |
Giannakopoulos, Miltiadis Γιαννακόπουλος, Μιλτιάδης |
| author |
Γιαννακόπουλος, Μιλτιάδης |
| author_sort |
Γιαννακόπουλος, Μιλτιάδης |
| title |
Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| title_short |
Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| title_full |
Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| title_fullStr |
Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| title_sort |
μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15263 |
| work_keys_str_mv |
AT giannakopoulosmiltiadēs meletēdynamikēsorizontiouperistrephomenouekkremouspanōseochēma AT giannakopoulosmiltiadēs horizontalrotatingpendulumdynamicsstudyonavehicle |
| _version_ |
1771297329720066048 |
| spelling |
nemertes-10889-152632022-09-05T20:12:51Z Μελέτη δυναμικής οριζοντίου-περιστρεφόμενου εκκρεμούς πάνω σε όχημα Horizontal-rotating pendulum dynamics study on a vehicle Γιαννακόπουλος, Μιλτιάδης Giannakopoulos, Miltiadis Αυτόματος έλεγχος Εκκρεμές Ελεγκτές PID controllers Pendulum Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη, μοντελοποίηση και ο έλεγχος της θέσης ενός ανεστραμμένου εκκρεμούς πάνω σε όχημα με την χρήση του Simulink. Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στον αυτόματο έλεγχος και στο πως αυτός έχει μπει στις ζωές όλων μας βοηθώντας διαρκώς στην βελτίωση της ποιότητας της ζωής. Αναφέρουμε μερικούς από τους πρώτους μηχανισμούς αυτοματισμού που έκαναν την εμφάνισή τους πριν 2000 χρόνια περίπου αναλύοντας τον τρόπο λειτουργίας τους ο οποίος μπορεί να χαρακτηριστεί επαναστατικός για την τότε εποχή. Έπειτα παρουσιάζονται διάφορες εφαρμογές του ανεστραμμένου, κινούμενου εκκρεμούς στην καθημερινότητα μας. Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας την μέθοδο Euler-Lagrange και εκτελώντας τις απαιτούμενες μαθηματικές πράξεις καταλήξαμε στις εξισώσεις που μας επιτρέπουν να μοντελοποιήσουμε το σύστημά μας. Στο επόμενο κεφάλαιο αναγράφεται αναλυτικά η θεωρία, που πρέπει να γνωρίζουμε και που θα χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της θέσης του ανεστραμμένου εκκρεμούς. Παρουσιάζουμε αναλυτικά την δομή που έχει ο PID ελεγκτής και συγκρίνουμε σε θεωρητικό επίπεδο τους PI PI PD και PID ελεγκτές προκειμένου να γνωρίζουμε την λειτουργία τους και να είμαστε σε θέση να διαλέξουμε τον κατάλληλο ελεγκτή ανάλογα με το πρόβλημα που έχουμε να αντιμετωπίσουμε. Στην συνέχεια κάνοντας μια παρουσίαση του Simulink, του «εργαλείου» που θα χρησιμοποιηθεί για την μοντελοποίηση του ανεστραμμένου εκκρεμούς πάνω σε όχημα, προχωράμε στην υλοποίηση των εξισώσεων που κατασκευάσαμε προηγουμένως και το τελικό μοντέλο είναι μια προσομοίωση του συστήματός μας και στην δημιουργία ελεγκτών όπως αυτοί παρουσιάστηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο. Κάνοντας την κατάλληλη συνδεσμολογία και δίνοντας διάφορες τιμές στα κέρδη προσπαθούμε να ελέγξουμε το σύστημά μας χρησιμοποιώντας τους P PI PD και PID ελεγκτές παρατηρούμε το αποτέλεσμα κάθε φορά και βγάζουμε τα σχετικά συμπεράσματα και καταλήγουμε στο ποιος ελεγκτής είναι πιο αποδοτικός και προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί. Τέλος επιχειρούμε με την εισαγωγή άλλων δυο ελεγκτών θέσης να ελέγχουμε ταυτόχρονα και την γωνία του εκκρεμούς αλλά και την θέση του οχήματος στον χώρο και καταγράφουμε τις σχετικές παρατηρήσεις. The aim of this thesis is to study, model and control the position of an inverted pendulum on a vehicle using Simulink. Initially, there is an introduction to automatic control and how it has entered the lives of all of us, constantly helping to improve the quality of life. We mention some of the first automation mechanisms that appeared about 2000 years ago by analyzing their mode of operation which can be characterized as revolutionary for the time. Then there are various applications of the inverted, moving pendulum in our lives. Then using the Euler-Lagrange method and performing the required mathematical operations we came up with the equations that allow us to model our system The next chapter describes in detail the theory that we need to know and that will be used to control the position of the inverted pendulum. We present in detail the structure of the PID controller and a theoretical level of the P PI PD and PID controllers in order to know their function and to be able to choose the appropriate controller depending on the problem we have to deal with Then making a presentation of Simulink, the “tool” that will be used to model the inverted pendulum on a vehicle, we proceed to implement the equations we built earlier and the final model is a simulation of our system and the creation of controllers as they were presented in the previous chapter. By making the appropriate wiring and giving different values to the profits we try to control our system using the P PI PD and PID controllers, we observe the result each time and draw the relevant conclusions and decide which controller is more efficient and preferable to use Finally, with the introduction of two other position controllers, we try to control at the same time the angle of the pendulum and the position of the vehicle in the area and we record the relevant observations 2021-10-04T05:33:45Z 2021-10-04T05:33:45Z 2021-09-23 http://hdl.handle.net/10889/15263 gr application/pdf |
