|
| |
|
|
Řízení inverzního kyvadla
Daněk, Petr ; Němec, Zdeněk (oponent) ; Marada, Tomáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá řízením inverzního kyvadla. Jsou popsány druhy inverzních kyvadel, použitá výkonová elektronika, senzorika a jejich propojení s řídící kartou MF624 a externím hardwarem. Dále je popsána identifikace parametrů včetně sestavení vlastního algoritmu pro identifikaci viskózního tření v rotační vazbě kyvadla. Pro identifikaci momentů setrvačnosti je využito 3D CAD modelů, kde práce popisuje také využití těchto modelů pro VRML vizualizaci. V práci je též popsáno sestavení dynamického modelu pomocí Matlab-Simulink a toolboxu Simscape-Multibody. Zmíněný model je dále využit při návrhu regulátoru pomocí LQR a jeho simulačním testování. Regulátor je doplněn Swing-up algoritmem, bezpečnostními prvky a je navrženo rozhraní pro řízení pomocí karty MF624. Řízení je testováno na reálné sestavě inverzního kyvadla a implementováno na externí hardware.
|
|
|
Návrh konstrukce, řízení a elektroniky pro nestabilní balancující vozidlo
Zouhar, František ; Krejčí, Petr (oponent) ; Grepl, Robert (vedoucí práce)
Práce se zabývá návrhem konstrukce, řízení a elektroniky pro nestabilní balancující vozidlo. První část práce se zabývá stanovením požadavků na funkci a následným návrhem a výrobou konstrukce v závislosti na stanovených požadavcích a to včetně 3D modelu a výkresové dokumentace. Druhá část práce je věnována tvorbě simulačních modelů vozidla pomocí Lagrangeových rovnic II. druhu a SimMechanics. Dále je v této části proveden návrh PID a LQR řízení včetně zhodnocení výhod a nevýhod jednotlivých regulátorů pro danou aplikaci. Poslední část je věnována tvorbě elektroniky nutné pro provoz vozidla. Jedná se převážně o elektroniku výkonovou (H-můstek, nabíječka baterií, spínaný zdroj "palubního" napětí). Jsou zde obsaženy jak potřebné výpočty, tak kompletní návrh DPS a popis firmwaru pro dané zařízení.
|
|
|
Stabilization of macroscopic particle in optical trap
Mlynář, Vojtěch ; Matěj, Zdeněk (oponent) ; Brablc, Martin (vedoucí práce)
This thesis deals with the implementation and evaluation of the feedback stabilization algorithms for a particle in an optical trap. The algorithms are implemented in a field-programmable gate array Red Pitaya STEMlab 125-14 leveraging HDL code autogeneration from Simulink models. Theoretical background is laid out to highlight the connection of underlying physics to the Kalman filter theory, together with the details of FPGA implementation and parameter estimation. The implemented algorithms were successfully tested in a real experimental setup, and the results are presented in the last chapter.
|
|
|
Modelování a analýza laboratorního modelu rotačního inverzního kyvadla
Nedvědický, Pavel ; Bastl, Michal (oponent) ; Brablc, Martin (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá modelováním, identifikací a řízením rotačního inverzního kyvadla. Soustava byla matematicky popsána a byl vytvořen model v prostředí Matlab/Simulink, jehož parametry byly odhadnuty pomocí nástroje Parameter Estimation Toolbox implementovaného v Matlabu. Následuje část věnující se rozboru a aplikaci swing up metod, konkrétně momentového skoku, energetické metody a PD metody. Zvláštní důraz byl kladen na tvorbu pěti modelů tření, které zohledňují měnící se hodnotu třecího momentu v průběhu rotace ramene. Jeden z nich je model dynamický, byl zvolen Reset Integrator. Identifikované modely byly testovány jako kompenzace a byla ověřena jejich funkčnost. K řízení bylo využito stavového řízení se stavovým pozorovatelem. Koeficienty se naladily LQR metodou. Veškeré poznatky byly na závěr aplikovány při výsledném řízení modelu, čímž se ověřila jejich kvalita.
|
|
|
Stabilizace inverzního kyvadla
Maralík, Marek ; Veselý, Libor (oponent) ; Pohl, Lukáš (vedoucí práce)
Diplomová práce je věnována problematice uvedení kyvadla do vzpřímené polohy a jeho následné stabilizaci na reálné soustavě. Úvodní kapitola práce je věnována rešerši různých realizací inverzního kyvadla, využití principu laboratorní úlohy v průmyslu a výběru správné metody pro realizaci stabilizace. Reálný systém byl řádně identifikován a parametrizován. Matematický model inverzního kyvadla byl odvozen pomocí Lagrangeho metody druhého typu, nelineární systém byl převeden do stavového popisu a linearizován pro potřebu návrhu stavového regulátoru. V prostředí Matlab Simulink byla provedena simulace systému. Jako regulátor stabilizující ve vzpřímené poloze byl zvolen LQR regulátor. Pro filtraci signálu a odhad zbylých stavů byl navržen Kalmanův regulátor v diskrétní podobě. Pro uvedení kyvadla do vzpřímené polohy byla zvolena energetická metoda. Navržené metody byly otestovány a úspěšně implementovány v simulaci i na reálné soustavě.
|
|
|
Návrh a řízení samobalancujícího robotu
Jiruška, Jiří ; Pohl, Lukáš (oponent) ; Blaha, Petr (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá kompletním návrhem a výrobou autonomního dvoukolového samobalan-cujícího robotu. Cílem práce je stabilizace robotu ve vzpřímené poloze a sledování namalované černé čáry na podlaze jejím snímáním pomocí kamery. Robot je řízen pomocí Raspberry Pi a je poháněn stejnosměrnými motory. Součástí práce je návrh a realizace hardwarové i softwarové části. Robot byl následně modelován v prostředí Matlab/Simulink a na základě modelu byl navržen LQR a PID regulátor.
|
|
| |
|
|
Educating model for mechatronics: model development and fast USB communication
Formánek, Martin ; Vejlupek, Josef (oponent) ; Appel, Martin (vedoucí práce)
This thesis deals with the design and implementation of an educational model for students of mechatronics at a university. The introduction briefly focuses on the USB and its implementation for communication with a microcontroller. The second part is devoted to the hardware of the device, which includes the selection of the right motor and the electronic components, the PCB design as well as the mechanical construction of the entire device. The aim of the following section is to characterize the software, describing the practical implementation of the communication, a program running in microcontroller and the toolbox, which allows the user to easily interact with the hardware, from both Matlab and Simulink. The combination of designed hardware and software elements provides an easy way to improve student’s knowledge in programming area, control and system modelling. For these purposes, the work is extended by a workbook, which complements the designed device with a set of tasks focused on selected mechatronic issues.
|
|
|
Optimalizace stavového regulátoru pro řízení DC motoru na FPGA
Maliszewski, Michal ; Kovář, Jiří (oponent) ; Andrš, Ondřej (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá optimalizací stavové regulace DC motoru na FPGA s využitím programu LabVIEW a platformy NI cRIO. V první části je v prostředí Matlab/Simulink odvozen stavový model daného DC motoru, pro který je proveden návrh zpětnovazební regulace polohy s integrátorem na vstupu a stavovým pozorovatelem s kompenzací poru-chy metodou LQR. Práce pokračuje převedením regulátoru do prostředí LabVIEW, kde je kód upraven pro použití na FPGA. Dále je aplikace optimalizována s důrazem na vyu-žití hardwarových prostředků FPGA, kdy je nezbytná zejména práce s datovým typem fixed-point. Po úspěšné kompilaci a spuštění na cílovém hardwaru je připojen reálný motor a je provedena série testů. Výstupem práce je funkční stavový regulátor na FPGA a uživatelské rozhraní na real-time kontroléru cRIO, které uživateli umožňuje daný DC motor řídit a ukládat důležitá data na disk.
|
host ::
RSS.