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Modeling, construction and control of a self-balancing unicycle (2017)

  • Authors:
  • Autor USP: NEVES, GABRIEL PEREIRA DAS - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PTC
  • Subjects: CONTROLE LINEAR; ROBÓTICA; CONTROLE ÓTIMO
  • Language: Inglês
  • Abstract: Neste trabalho, é apresentado um sistema de um monociclo com roda de reação, mostrando desde a construção, passando pela modelagem até o projeto e teste dos controladores. Primeiramente, é feito o projeto mecânico por meio de um desenho assistido por computador tridimensional (3D CAD), para auxiliar a construção e, em seguida, a modelagem por meio do método de Lagrange. Naturalmente, o sistema é não linear e os ângulos de arfagem e rolamento são acoplados. Neste trabalho, controladores lineares são projetados e, portanto, a linearização do sistema é feita pelo Jacobiano, ou seja, assumindo pequenas variações em torno do ponto de equilíbrio. Nesta situação, o modelo desacopla os ângulos de arfagem e rolamento. O protótipo é construído fixando os componentes eletrônicos, a bateria, as rodas e os motores a um corpo, de forma a ser totalmente autônomo. O posicionamento das peças precisa ser equilibrado, de forma a manter a posição do centro de massa ao longo dos eixos de simetria vertical e horizontal. Em seguida, é feito um projeto de controle linear para estabilização da planta usando duas técnicas que são validadas via simulações do sistema não linear acoplado. Depois, as técnicas são testadas no protótipo construído. A primeira consiste do controle ótimo LQR que, apesar de ter funcionado, apresentou alguns problemas devidos a incertezas paramétricas. Logo, é usado o controle H2 via LMI, de tal forma que o projeto equivalha ao LQR, mas desta forma é possível inserir incertezas paramétricas e achar um controlador com algum grau de robustez a elas.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 18.08.2017
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      NEVES, Gabriel Pereira das; ANGÉLICO, Bruno Augusto. Modeling, construction and control of a self-balancing unicycle. 2017.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112017-082249/pt-br.php >.
    • APA

      Neves, G. P. das, & Angélico, B. A. (2017). Modeling, construction and control of a self-balancing unicycle. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112017-082249/pt-br.php
    • NLM

      Neves GP das, Angélico BA. Modeling, construction and control of a self-balancing unicycle [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112017-082249/pt-br.php
    • Vancouver

      Neves GP das, Angélico BA. Modeling, construction and control of a self-balancing unicycle [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112017-082249/pt-br.php

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