การออกแบบและควบคุมหุ่นยนต์ดุลยภาพด้วยตัวควบคุมแบบพื้นฐาน โดยใช้โปรแกรม MATLAB Simulink

บทคัดย่อ

บทความนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะแสดงให้เห็นถึงหลักการออกแบบของการปรับสมดุลหุ่นยนต์และตัวควบคุม PD ในการออกแบบนั้น หุ่นยนต์ใช้หลักการไดนามิกของการปรับสมดุลการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์และใช้กฎของนิวตันในการออกแบบ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ดุลยภาพจะไม่เป็นแบบเส้นตรง ดังนั้น หุ่นยนต์ต้องแปลงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ดุลยภาพไม่เชิงเส้นให้เป็นแบบเชิงเส้นก่อน แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ดุลยภาพเชิงเส้นได้นำไปใช้กับการออกแบบตัวควบคุม ในการออกแบบตัวควบคุมหลักสำหรับหุ่นยนต์ปรับสมดุล บทความนี้ได้เลือกตัวควบคุม PD ไม่ซับซ้อนและง่ายต่อการปรับเปลี่ยนหรือปรับให้เหมาะสมกับระบบของหุ่นยนต์ทรงตัว เพื่อรักษาเสถียรภาพและขจัดสัญญาณรบกวนที่อาจเกิดขึ้นในระบบ ในบทความนี้เลือกใช้ Simulink เพราะสามารถเชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino และเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ จึงทำให้ง่ายต่อการใช้งานซึ่งจำลองและทดลอง ตรรกะของตัวควบคุมใช้ความสามารถของตัวควบคุมเพื่อทำให้หุ่นยนต์ทรงตัวให้มีเสถียรภาพ โดยการจำลองระบบของหุ่นยนต์ทรงตัวที่ใช้ในการออกแบบตัวควบคุมที่ได้รับจากโครงสร้างจริงและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของมุมลูกตุ้มคว่ำของหุ่นยนต์ทรงตัวกับตัวควบคุมที่ได้จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ สมดุลและเปรียบเทียบดัชนีประสิทธิภาพของระบบควบคุมหุ่นยนต์ทรงตัวโดยใช้ตัวควบคุม PD เพื่อรักษาเสถียรภาพของหุ่นยนต์ดุลยภาพ การทดสอบตัวควบคุมนี้ ได้มาจากสมการเชิงเส้นเชิงคำนวณที่ได้มาจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ปรับสมดุล สามารถควบคุมและทำให้หุ่นยนต์สมดุลมีเสถียรภาพเพื่อให้หุ่นยนต์ปรับสมดุลสามารถรักษาสมดุลได้