Мазмуну:

Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы: 17 кадам (Сүрөттөр менен)
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы: 17 кадам (Сүрөттөр менен)

Video: Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы: 17 кадам (Сүрөттөр менен)

Video: Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы: 17 кадам (Сүрөттөр менен)
Video: ОСНОВЫ ПРИЕМА ПОДАЧИ! ПРИЕМ МАЯТНИКА! ЛЕВОЕ БОКОВОЕ ВРАЩЕНИЕ! #tabletennis 2024, Июль
Anonim
Image
Image
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы
Тескери маятник: Башкаруу теориясы жана динамикасы

Тескери маятник-бул динамика жана башкаруу теориясынын классикалык көйгөйү, ал негизинен орто жана бакалаврдык физика же математика курстарында иштелип чыккан. Өзүм математика менен илимдин ышкыбозу болгондуктан, мен тескери маятник куруу үчүн сабактарымда үйрөнгөн түшүнүктөрүмдү колдонууну чечтим. Мындай түшүнүктөрдү чыныгы жашоодо колдонуу түшүнүктөрдү түшүнүүңүздү чыңдоого гана жардам бербестен, теория сабактарында эч качан жолуктурбай турган практикалык жана реалдуу турмуштук жагдайлар менен байланышкан көйгөйлөрдүн жана чакырыктардын жаңы өлчөмүнө дуушар кылат.

Бул көрсөтмөдө мен адегенде тескери маятник маселесин тааныштырам, андан кийин маселенин теориялык жагын камтыйм, анан бул түшүнүктү ишке ашыруу үчүн керектүү жабдыктар менен программалык камсыздоону талкуулайм.

Мен сизге жакшыраак түшүнүк бере турган көрсөтмөлөрдү окуп жатып, жогоруда тиркелген видеону көрүүнү сунуштайм.

Акыр -аягы, эгер сиз бул долбоорду жактырсаңыз, "Класстагы илим сынагына" добуш берүүнү унутпаңыз жана төмөндөгү комментарий бөлүмүнө суроолорду калтырыңыз. Бактылуу кылуу!:)

1 -кадам: Көйгөй

Маселе
Маселе

Тескери маятник көйгөйү алаканыңыздагы шыпыргы же узун мамычаны тең салмакташтырууга окшош, бул көбүбүз бала кезибизде аракет кылган нерсе. Көзүбүз уюлдун тигил же бул жакка кулаганын көргөндө, бул маалыматты мээге жөнөтөт, ал кээ бир эсептөөлөрдү жүргүзөт, анан колуңузга мамычанын кыймылына каршы туруу үчүн белгилүү бир ылдамдык менен белгилүү бир абалга өтүүнү көрсөтөт. таяныч вертикалдуу. Бул процесс секундада бир нече жүз жолу кайталанат, бул уюлду толугу менен сиздин көзөмөлүңүздө сактайт. Тескери маятник ушундай эле функцияда. Максат - маятникти ары -бери жылдырууга уруксат берилген арабанын үстүндө тең салмактоо. Көздүн ордуна сенсор маятниктин абалын аныктоо үчүн колдонулат, ал маалыматты компьютерге жөнөтөт, ал кээ бир эсептөөлөрдү жүргүзөт жана кыймылдаткычтарга маятникти кайра тик кылуу үчүн арабаны жылдырууну көрсөтөт.

2 -кадам: Чечим

Чечим
Чечим

Бул маятникти тескери таразалоо көйгөйү бул системада ойноп жаткан кыймылдарды жана күчтөрдү түшүнүүнү талап кылат. Акыр -аягы, бул түшүнүк бизге системанын "кыймыл теңдемелерин" ойлоп табууга мүмкүндүк берет, анын жардамы менен кыймылдаткычтарга бара жаткан өндүрүш менен сенсорлордон келген кириштердин ортосундагы мамилелерди эсептеп алууга болот.

Кыймыл теңдемелери сиздин деңгээлге жараша эки жол менен чыгарылышы мүмкүн. Алар Ньютондун негизги мыйзамдарын жана кээ бир орто мектептин математикасын колдонуу менен же көбүнчө бакалавриат физика курстарына киргизилген Лагранж механикасын колдонуу менен алынышы мүмкүн. (Эскертүү: Ньютондун мыйзамдарын колдонуу менен кыймылдын теңдемелерин алуу жөнөкөй, бирок тажатма, ал эми лагранждык механиканы колдонуу алда канча көрктүү, бирок эки механизм тең акыры бир чечимге алып келет, бирок лагранждык механиканы түшүнүүнү талап кылат).

Эки ыкма жана алардын расмий туундулары адатта орто мектепте же математика же физика сабактарында камтылган, бирок аларды жөнөкөй Google издөө аркылуу же бул шилтемеге баш багуу менен табууга болот. Кыймылдын акыркы теңдемелерин байкап, төрт чоңдуктун ортосундагы байланышты байкайбыз:

  • Маятниктин вертикалдуу бурчу
  • Маятниктин бурчтук ылдамдыгы
  • Маятниктин бурчтук ылдамдашы
  • Арабанын сызыктуу ылдамдашы

Мында биринчи үчөө сенсор менен өлчөнө турган өлчөмдөр, ал эми акыркы саны аткаруу үчүн аткаруучуга жөнөтүлөт.

3 -кадам: Контролдоо теориясы

Башкаруу теориясы
Башкаруу теориясы

Башкаруу теориясы - бул инженердик процесстерде жана машиналарда динамикалык системаларды башкаруу жана иштетүү менен алектенген математиканын бир тармагы. Максаты - жалпысынан туруктуулукка жетүү үчүн башкаруу моделин же башкаруу циклин иштеп чыгуу. Биздин учурда, тескери маятникти тең салмакташтырыңыз.

Башкаруу циклинин эки негизги түрү бар: ачык циклди башкаруу жана жабык циклди башкаруу. Ачык циклди башкарууну ишке ашырууда, контролдоо аракети же контроллердин буйругу системанын чыгарылышына көз каранды эмес. Буга жакшы мисал меш болот, анда мештин канча убакыт калганы таймерден көз каранды.

Ал эми жабык цикл системасында контроллердин буйругу системанын абалынан кайтарым байланышка көз каранды. Биздин учурда, кайтарым байланыш маятниктин бурчу болуп саналат, ал арабанын ылдамдыгын жана ордун аныктайт, демек бул системаны жабык цикл системасы кылат. Жогоруда жабык цикл системасынын блок -схемасы түрүндөгү визуалдык өкүлчүлүк тиркелген.

Кайтарым байланыш механизминин бир нече ыкмалары бар, бирок эң кеңири колдонулгандардын бири - бул пропорционалдуу -интегралдык -туунду контролер (PID контроллери), биз муну колдонобуз.

Эскертүү: Мындай контроллерлердин ишин түшүнүү ийгиликтүү контроллерди иштеп чыгууда абдан пайдалуу, бирок мындай контроллердин ишин түшүндүрүп берүү бул көрсөтмө берүүнүн чегинен тышкары. Эгерде сиз курстарыңызда мындай контроллерлерди жолуктура элек болсоңуз, анда интернетте көптөгөн материалдар бар жана жөнөкөй Google издөө же онлайн курсу жардам берет.

4 -кадам: Бул долбоорду сиздин класста ишке ашыруу

Жаш курагы: Бул долбоор биринчи кезекте жогорку класстарга же студенттерге арналган, бирок кичинекей балдарга түшүнүктөргө жалпы түшүнүк берүү менен жөн эле көрсөтмө катары берилиши мүмкүн.

Камтылган түшүнүктөр: Бул долбоор менен камтылган негизги түшүнүктөр динамика жана башкаруу теориясы.

Убакыт талап кылынат: Бардык бөлүктөр чогултулуп, даярдалгандан кийин, монтаждоо 10-15 мүнөткө созулат. Башкаруу моделин түзүү дагы бир аз убакытты талап кылат, бул үчүн студенттерге 2-3 күн берилиши мүмкүн. Ар бир жеке студент (же студенттердин топтору) тиешелүү башкаруу моделдерин иштеп чыккандан кийин, башка күндү жеке адамдарга же командаларга көрсөтүү үчүн колдонсо болот.

Бул долбоорду класстарыңызга киргизүүнүн бир жолу - системаны куруу (кийинки кадамдарда сүрөттөлгөн), ал эми партия динамикага байланыштуу физиканын субтопикалары боюнча иштеп жаткан кезде же математика сабактарында башкаруу системаларын окуп жатканда. Ошентип, алар сабак учурунда туш болгон идеялар менен түшүнүктөрдү реалдуу дүйнөдө түз колдонууга киргизсе болот, анткени алардын түшүнүктөрү түшүнүктүүрөөк болот, анткени жаңы түшүнүктү реалдуу жашоодо ишке ашыруудан башка жакшы жол жок.

Бир системаны курууга болот, класс катары чогуу, андан кийин классты командаларга бөлүүгө болот, ар бири нөлдөн баштап башкаруу моделин курат. Ар бир команда өз ишин конкурстук форматта көрсөтө алат, мында эң жакшы башкаруу модели эң узун салмактуулукту сактай алат жана түртүүлөргө жана күчтүү түртүүлөргө туруштук бере алат.

Бул долбоорду класстарыңызда ишке ашыруунун дагы бир жолу - бул улуураак балдарды (орто мектептин деңгээлинде) даярдоо, бул долбоорду иштеп чыгуу жана кичинекей балдарга көрсөтүү, ошол эле учурда аларга динамика жана башкаруу боюнча жалпы түшүнүк берүү. Бул кичинекей балдар үчүн физикага жана математикага кызыгууну жаратып койбостон, улуу студенттерге теория боюнча түшүнүктөрүн кристаллдаштырууга жардам берет, анткени түшүнүктөрдү бекемдөөнүн эң жакшы жолдорунун бири - аны башкаларга, айрыкча жаш балдарга түшүндүрүү. сиз өзүңүздүн идеяларыңызды абдан жөнөкөй жана түшүнүктүү түрдө түзүшүңүз керек.

5 -кадам: Бөлүктөр жана материалдар

Бөлүктөр жана жабдуулар
Бөлүктөр жана жабдуулар
Бөлүктөр жана жабдуулар
Бөлүктөр жана жабдуулар
Бөлүктөр жана жабдуулар
Бөлүктөр жана жабдуулар

Арабага бир даражадагы эркиндик берген рельстердин топтомунда эркин жүрүүгө уруксат берилет. Бул жерде маятникти жана арабаны жана рельстерди жасоо үчүн керектүү тетиктер жана материалдар:

Электроника:

  • Бир Arduino менен шайкеш келген такта иштейт. Мен Uno сунуштайм, эгер сиз электроника менен өтө тажрыйбасыз болсоңуз, анда аны ээрчүү оңой болот.
  • Араба үчүн кыймылдаткыч катары иштей турган бир Nema17 кадам мотору.
  • Бир тепкичтүү мотор айдоочу, дагы бир жолу баары иштейт, бирок мен A4988 тепкичтүү мотор айдоочусун сунуштайм, анткени аны ээрчүү оңой болот.
  • Бир MPU-6050 Six-Axis (Gyro + Accelerometer), бул маятниктин бурчу жана бурчтук ылдамдыгы сыяктуу ар кандай параметрлерди аныктайт.
  • Бир 12в 10А энергия менен камсыздоо, 10А бул конкреттүү долбоор үчүн бир аз ашыкча иштөө, 3Адан жогору нерсе иштейт, бирок кошумча ток тартуу мүмкүнчүлүгүнө ээ болуу, келечекте көбүрөөк энергия талап кылынышы мүмкүн.

Аппараттык:

  • 16 х подшипник, мен скейтборд подшипниктерин колдондум, алар сонун иштеди
  • 2 x GT2 шкив жана кур
  • Болжол менен 2,4 метр 1,5 дюймдук PVC түтүк
  • 4 мм гайкалар менен болттордун тобу

Бул долбоордо колдонулган кээ бир бөлүктөр 3D принтерде басылган, ошондуктан 3D принтерине ээ болуу абдан пайдалуу болот, бирок жергиликтүү же онлайн 3D басып чыгаруу мүмкүнчүлүктөрү кеңири таралган.

Бардык бөлүктөрдүн жалпы баасы 50 $ дан бир аз азыраак (3D принтерди кошпогондо)

6 -кадам: 3D басылган бөлүктөр

3D басылган бөлүктөрү
3D басылган бөлүктөрү
3D басылган бөлүктөрү
3D басылган бөлүктөрү
3D басылган бөлүктөрү
3D басылган бөлүктөрү

Арабанын жана рельс тутумунун кээ бир бөлүктөрү атайын жасалышы керек болчу, ошондуктан мен Autodeskтин эркин файлдарын модулдаштыруу үчүн Fusion360 менен 3D принтерде 3D басып чыгарууну колдондум.

Туура 2D формасындагы кээ бир бөлүктөр, мисалы, маятник жана порттун керебети лазер менен кесилген, анткени ал тезирээк болчу. Бардык STL файлдары кысылган папкага төмөндө тиркелет. Бул жерде бардык бөлүктөрдүн толук тизмеси:

  • 2 x Gantry Roller
  • 4 x Caps
  • 1 x Step Bracket
  • 2 х бош жүрүүчү шкивдин кармагычы
  • 1 х маятник кармагыч
  • 2 х кайыш тиркемеси
  • 1 х маятник подшипник кармагыч (а)
  • 1 х маятник подшипник кармагыч (б)
  • 1 x Pulley Hole Spacer
  • 4 x Bearing Hole Spacer
  • 1 x Gantry Plate
  • 1 х Stepper Holder Plate
  • 1 х бош жүрүүчү шкафты кармоочу табак
  • 1 х маятник (а)
  • 1 х маятник (б)

Жалпысынан 24 бөлүк бар, аларды басып чыгаруу өтө көп убакытты талап кылбайт, анткени бөлүктөр кичинекей жана чогуу басып чыгарууга болот. Бул көрсөтмө учурунда мен бул тизмедеги аталыштарга негизделген бөлүктөргө кайрылам.

7 -кадам: Gantry роликтерин чогултуу

Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу
Гантри роликтерин чогултуу

Гантри роликтери арабанын дөңгөлөктөрү сыяктуу. Булар PVC тректи бойлой жылат, бул арабаны минималдуу сүрүлүү менен жылмакай жылдырууга мүмкүндүк берет. Бул кадам үчүн 3D басылган эки порталдын роликтерин, 12 подшипникти жана гайкалар менен болтторду алыңыз. Сизге бир роликке 6 подшипник керек болот. Подшипниктерди гайкалар менен болтторду колдонуп тиркеңиз (сүрөттөрдү шилтеме катары колдонуңуз). Ар бир ролик жасалган соң, аларды PVC түтүгүнө жылдырыңыз.

8 -кадам: Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)

Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)
Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)
Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)
Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)
Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)
Drive системасын чогултуу (Stepper Motor)

Арабаны Nema17 стандарттуу тепкич мотору башкарат. Кыймылдаткычты топтому катары келиши керек болгон бурамаларды колдонуп, стептердин кронштейнине кысыңыз. Андан кийин кронштейнди степперди кармоочу табакка бурап, кронштейндеги 4 тешикти табактагы 4 менен тегиздеп, гайкаларды жана болтторду колдонуп экөөнү бириктириңиз. Андан кийин, GT2 шкивин мотордун валына орнотуңуз жана 2 гайканы жана болтту колдонуу менен ылдыйдан степпер кармагычтын табакчасына тиркеңиз. Бүткөндөн кийин, трубаларга капкактарды жылдырсаңыз болот. Эгерде түтүкчөлөргө мажбурлоонун ордуна туура келбесе, анда мен 3D басылган капкактын ички бетин жарашканга чейин тегиздөөнү сунуштайм.

9 -кадам: Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)

Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)
Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)
Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)
Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)
Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)
Диск системасын чогултуу (бош турган шкив)

Мен колдонгон гайкалар менен болттордун диаметри 4 мм болгон, бирок чыгырыктын жана подшипниктердин тешиктери 6 мм болгон, ошондуктан 3D адаптерлерди басып чыгарып, аларды чыгырыктын жана подшипниктердин тешиктерине киргизишим керек болчу. болт боюнча чайкоо. Эгерде сизде гайкалар жана болттор керектүү өлчөмдө болсо, анда сиз бул кадамды талап кылбайсыз.

Подшипниктерди бош турган шкивдин подшипнигине кармаңыз. Дагы бир жолу, эгерде фитинг өтө тыгыз болсо, бош кагаздын подшипнигин кармагычынын ички дубалын бир аз тегиздөө үчүн кумду колдонуңуз. Болтту подшипниктердин биринен өткөрүңүз, андан кийин болтко чыгырыкты жылдырыңыз жана экинчи учун экинчи подшипник менен бош шкивдин подшипник кармагычы менен жабыңыз.

Бул бүткөндөн кийин, бош шкивди кармоочу жуптарды бош шкив кармагыч пластинкага бекитип, мурунку баскычка окшош бул капкактын түбүнө капкактарды бекиңиз. Акыр -аягы, бул капкактарды колдонуп, эки PVC түтүгүнүн карама -каршы башын жапкыла. Муну менен арабаңыздын рельстери толук.

10 -кадам: Гантри чогултуу

Гантри чогултуу
Гантри чогултуу
Гантри чогултуу
Гантри чогултуу
Гантри чогултуу
Гантри чогултуу

Кийинки кадам - арабаны куруу. Гантри пластинасын жана 4 гайканы жана болтту колдонуп, эки роликти бириктириңиз. Гантри плиталарында уячалар бар, андыктан сиз пластинанын абалын бир аз тууралоо үчүн тууралай аласыз.

Андан кийин, порттун эки жагына эки кайыш тиркемени орнотуңуз. Аларды ылдый жактан бекитип коюңуз, болбосо кур ошол эле деңгээлде болбойт. Болттарды астынан өткөрүүнү да унутпаңыз, анткени эгерде болттор өтө узун болсо, анда алар курга тоскоолдук жаратышы мүмкүн.

Акырында, маятник кармагычты гайкалар менен болтторду колдонуу менен арабанын алдыңкы жагына бекиткиле.

11 -кадам: Маятникти чогултуу

Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу
Маятникти чогултуу

Маятник материалды үнөмдөө үчүн эки бөлүктөн турат. Сиз тиштерди тегиздөө жана аларды бири -бирине жабыштыруу аркылуу эки бөлүктү бириктире аласыз. Дагы подшипниктерди эки подшипникке түртүп, болттун кичине диаметри үчүн компенсация бериңиз, анан подшипниктерди эки маятникти кармап туруучу тетиктердин тешикчелерине түртүңүз. Маятниктин астынкы учунун эки жагында 3D басылган эки бөлүктү кысыңыз жана маятникти кармагычтар аркылуу өтүүчү 3 гайканы жана болтту колдонуп, 3тү бириктириңиз. Болтту эки подшипник аркылуу өткөрүңүз жана экинчи учун тиешелүү гайка менен бекиңиз.

Андан кийин, MPU6050 кармап, аны маятниктин карама -каршы четине бекитүүчү бурамаларды колдонуп тиркеңиз.

12 -кадам: Маятникти жана курларды орнотуу

Маятникти жана курду орнотуу
Маятникти жана курду орнотуу
Маятникти жана курду орнотуу
Маятникти жана курду орнотуу
Маятникти жана курду орнотуу
Маятникти жана курду орнотуу

Акыркы кадам - маятникти арабага орнотуу. Муну мурунку эки маятник подшипниги аркылуу өткөн арабанын маңдайына бекитилген маятник кармагычтын тешигинен өткөрүп, маятникти арабага бекитүү үчүн экинчи учунда гайканы колдонуңуз.

Акыр -аягы, GT2 куруңузду кармаңыз жана биринчиден, бир учу арабага бекитилген курдун тиркемелеринин бирине бекитилсин. Бул үчүн мен курдун учуна кысылган жана тар оюктан тайып кетүүсүнө жол бербеген, тыкан 3D басып чыгаруучу кайыш клипти колдондум. Бул чыгарманын стилдерин Thingiverseден бул шилтеме аркылуу табууга болот. Курду степпердин жана бош турган шкивтин тегерегине ороп, курдун экинчи учун арбанын карама -каршы жагындагы курдун бекитүүчү бөлүгүнө бекиңиз. Белди чыңап, өтө эле катуу тартпаңыз же жоготуп албаңыз, ушуну менен маятник менен арабаңыз бүтүп калды!

13 -кадам: Электр өткөргүчтөрү

Электр зымдары жана электроника
Электр зымдары жана электроника
Электр зымдары жана электроника
Электр зымдары жана электроника
Электр зымдары жана электроника
Электр зымдары жана электроника

Зымдар MPU6050ди Arduino менен диск системасынын зымдарын туташтыруудан турат. Ар бир компонентти туташтыруу үчүн жогоруда тиркелген электр схемасын аткарыңыз.

MPU6050 Arduino үчүн:

  • GNDден GNDге
  • +5v +5v
  • SDAдан A4кө чейин
  • SCL A5ке чейин
  • Int2 D2

Step мотору тепкич айдоочуга:

  • Катушка 1 (а) дан 1Ага чейин
  • Coil 1 (b) 1B чейин
  • Катушка 2 (а) дан 2Ага чейин
  • Катушка 2 (б) дан 2Вга чейин

Arduino үчүн Step Driver:

  • GNDден GNDге
  • VDD +5v чейин
  • D3кө КАДАМ
  • DIRден D2ге чейин
  • VMOT электр менен жабдуунун оң терминалына
  • GND электр булагынын жер терминалына

Stepper айдоочусунун Sleep and Reset пиндери секиргич менен туташтырылышы керек. Жана, акырында, электр менен камсыздоонун оң жана жер терминалдарына параллель 100 UF электролиттик конденсаторду туташтыруу жакшы идея.

14 -кадам: Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)

Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)
Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)
Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)
Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)
Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)
Системаны башкаруу (пропорционалдуу башкаруу)

Башында мен пропорционалдуу башкаруунун негизги системасын сынап көрүүнү чечтим, башкача айтканда, арабанын ылдамдыгы маятниктин вертикаль менен жасаган бурчуна пропорционалдуу. Бул бардык бөлүктөрдүн туура иштешин текшерүү үчүн болгон. Бул негизги пропорционалдык система маятникти тең салмакка келтире турганчалык күчтүү болгон. Маятник ал тургай, жумшак түртүүлөргө жана жылдырууларга өтө күчтүү каршы тура алат. Бул башкаруу системасы абдан жакшы иштегени менен, дагы эле бир аз көйгөйлөр бар болчу. Белгилүү бир убакыттын ичинде ӨИКтин окуу графигине көз чаптырсак, сенсордун окуусундагы термелүүлөрдү так байкай алабыз. Бул контроллер оңдоого аракет кылганда, ал дайыма белгилүү бир суммага ашып кетет, бул чындыгында пропорционалдуу башкаруу системасынын табияты. Бул кичинекей ката бул факторлордун баарын эске алган контроллердин башка түрүн колдонуу менен оңдолушу мүмкүн.

Пропорционалдык башкаруу системасынын коду төмөндө тиркелет. Код MPU6050 китепканасы, PID китепканасы жана AccelStepper китепканасы болгон бир нече кошумча китепканалардын колдоосун талап кылат. Буларды Arduino IDEнин интеграцияланган китепкана менеджери аркылуу жүктөөгө болот. Жөн эле эскизге өтүңүз >> Китепкананы кошуу >> Китепканаларды башкарыңыз, андан кийин издөө тилкесинен PID, MPU6050 жана AccelStepper издеп, Орнотуу баскычын чыкылдатып орнотуңуз.

Илим жана математика ышкыбоздору болгон баарыңыздарга менин кеңешим, башынан баштап ушундай контроллерди түзүп көрүңүз. Бул динамика жана контролдоо теориялары жөнүндөгү түшүнүктөрүңүздү бекемдеп гана тим болбостон, өз билимиңизди чыныгы жашоодо колдонууга мүмкүнчүлүк берет.

15 -кадам: Системаны башкаруу (PID Control)

Системаны башкаруу (PID Control)
Системаны башкаруу (PID Control)
Системаны башкаруу (PID Control)
Системаны башкаруу (PID Control)
Системаны башкаруу (PID Control)
Системаны башкаруу (PID Control)

Жалпысынан алганда, реалдуу жашоодо, башкаруу системасы аны колдонуу үчүн жетишерлик күчтүү экенин далилдесе, инженерлер, адатта, татаал башкаруу системаларын колдонуу менен кырдаалды татаалдаштыруунун ордуна долбоорду жөн эле бүтүрүшөт. Бирок биздин учурда, биз бул тескери маятникти билим берүү максатында гана куруп жатабыз. Ошондуктан биз PID контролдоо сыяктуу татаал башкаруу системаларына өтүүгө аракет кыла алабыз, алар негизги пропорционалдык башкаруу системасына караганда алда канча күчтүү болушу мүмкүн.

PID көзөмөлүн ишке ашыруу алда канча татаал болгонуна карабастан, туура ишке ашырылып, эң сонун тюнинг параметрлерин тапкандан кийин, маятник бир кыйла жакшыраак тең салмакта. Бул учурда, ал ошондой эле жеңил чайпалууларга каршы тура алат. Белгилүү бир убакыттын ичинде ӨИКтин окуулары (жогоруда тиркелген) бул көрсөткүчтөр эч качан каалаган чекит үчүн, башкача айтканда, вертикалдуу үчүн өтө алыс кетпей тургандыгын далилдейт, бул башкаруу системасы негизги пропорционалдык көзөмөлгө караганда алда канча эффективдүү жана күчтүү экенин көрсөтөт..

Дагы бир жолу, илим жана математика ышкыбоздору болгон баарыңыздарга менин кеңешим, төмөндө тиркелген кодду колдонуудан мурун PID контроллерин нөлдөн баштап жасап көрүңүз. Бул кыйынчылык катары кабыл алынышы мүмкүн жана эч ким билбейт, кимдир бирөө ушул кезге чейин колдонулган нерселерден алда канча күчтүү башкаруу системасын ойлоп табышы мүмкүн. Бекем PID китепканасы Arduino үчүн жеткиликтүү болсо да, Бретт Бюрегард тарабынан иштелип чыккан, аны Arduino IDEдеги китепкана менеджеринен орнотсо болот.

Эскертүү: Ар бир башкаруу системасы жана анын жыйынтыгы эң биринчи кадамда тиркелген видеодо көрсөтүлгөн.

16 -кадам: Андан ары жакшыртуу

Андан ары жакшыртуу
Андан ары жакшыртуу

Мен аракет кылгым келген нерселердин бири-маятник башында арабанын астына илинип турган жана "маятник" асылып турган маятникти өйдө-ылдый түшүрүү үчүн араба жолдун бою бир нече ылдам жана өйдө-ылдый кыймылдарды жасоочу "селкинчек" функциясы болчу. позиция тескери тескери абалга. Бирок бул учурдагы конфигурация менен мүмкүн эмес болчу, анткени узун кабель инерциялык өлчөө бирдигин Arduino менен туташтырышы керек болчу, ошондуктан маятник тарабынан жасалган толук тегерек кабелдин ийрилишине жана кыйрашына алып келген болушу мүмкүн. Бул маселени маятниктин тегерегине тиркелген айлануучу коддогучтун жардамы менен чечсе болот, анын эң башындагы инерциялык өлчөө бирдиги. Кодердин жардамы менен, анын шахтасы маятник менен айланып бараткан жалгыз нерсе, ал эми дене кыймылсыз турат, бул кабелдер бурулбай турганын билдирет.

Мен аракет кылгым келген экинчи өзгөчөлүк - арабада кош маятникти тең салмак кылуу. Бул система биринин артынан бири туташкан эки маятниктен турат. Мындай системалардын динамикасы алда канча татаалыраак жана көп изилдөөлөрдү талап кылса да.

17 -кадам: Акыркы жыйынтыктар

Акыркы Жыйынтыктар
Акыркы Жыйынтыктар
Акыркы Жыйынтыктар
Акыркы Жыйынтыктар
Акыркы Жыйынтыктар
Акыркы Жыйынтыктар

Мындай эксперимент класстын маанайын оң жагына өзгөртө алат. Жалпысынан алганда, адамдардын көпчүлүгү түшүнүктөрдү жана идеяларды кристаллдаштыруу үчүн колдонууну каалашат, антпесе, идеялар "абада" кала берет, бул аларды тезирээк унутууга мажбур кылат. Бул сабак учурунда үйрөнүлгөн кээ бир түшүнүктөрдү чыныгы тиркемеде колдонуунун бир гана мисалы болчу, бирок бул, албетте, окуучулардын теорияларын текшерүү үчүн өздөрүнүн эксперименттерин иштеп чыгууга болгон шыктануусун арттырат, бул алардын келечектеги класстарын алда канча жакшыртат. жандуу, бул аларды көбүрөөк тажрыйбага ээ болууга түрткү берет, бул аларды жаңы эксперименттерди жасоого мажбур кылат жана бул оң цикл келечектеги класстар ушундай кызыктуу жана жагымдуу эксперименттерге жана долбоорлорго толмойунча улана берет.

Бул дагы көптөгөн эксперименттердин жана долбоорлордун башталышы болот деп ишенем! Эгер сизге бул көрсөтмө жагып, ал пайдалуу деп табылса, "Класстагы илимий таймашка" төмөндөгү добушту калтырыңыз жана бардык сын -пикирлер же сунуштар кабыл алынат! Рахмат!:)

Класстык илимий таймаш
Класстык илимий таймаш
Класстык илимий таймаш
Класстык илимий таймаш

Класстагы илимий таймашта 2 -орунду ээледи

Сунушталууда: