Урвуу дүүжин: Хяналтын онол ба динамик: 17 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Урвуу дүүжин нь динамик ба хяналтын онолын сонгодог асуудал бөгөөд ерөнхийдөө ахлах сургууль, бакалаврын түвшний физик, математикийн хичээл дээр боловсруулагддаг. Би өөрөө математик, шинжлэх ухаан сонирхдог хүн байсан тул урвуу дүүжин бүтээх хичээлийнхээ явцад олж авсан ойлголтуудаа туршиж хэрэгжүүлэхээр шийдсэн. Ийм ойлголтыг бодит амьдрал дээр хэрэгжүүлэх нь таны ойлголтын талаарх ойлголтыг бэхжүүлээд зогсохгүй онолын хичээл дээр хэзээ ч тулгарч чадахгүй бодит байдал, бодит байдалтай холбоотой асуудал, сорилтуудын цоо шинэ хэмжигдэхүүнтэй танилцах боломжийг танд олгоно.

Энэхүү зааварчилгаанд би эхлээд урвуу дүүжингийн асуудлыг танилцуулж, дараа нь асуудлын онолын талыг авч үзэж, дараа нь энэхүү ойлголтыг амьдралд хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай техник хангамж, програм хангамжийн талаар ярилцах болно.

Илүү сайн ойлгохын тулд зааварчилгаа өгөх явцад дээрх хавсаргасан видеог үзэхийг санал болгож байна.

Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв танд энэ төсөл таалагдсан бол 'Ангийн шинжлэх ухааны уралдаан' -д саналаа өгөхөө бүү мартаарай, доорхи сэтгэгдэл хэсэгт ямар нэгэн асуулт үлдээхээс бүү эргэлзээрэй. Аз жаргалтай хийцгээе!:)

Алхам 1: Асуудал

Урвуу дүүжингийн асуудал нь алган дээрээ шүүр эсвэл урт шонг тэнцвэржүүлэхтэй адил бөгөөд энэ нь бидний ихэнх нь хүүхэд байхдаа туршиж үзсэн зүйл юм. Бидний нүд туйл тодорхой тал руу унаж байгааг харахдаа энэ мэдээллийг тархинд илгээдэг бөгөөд энэ нь тодорхой тооцоолол хийдэг бөгөөд дараа нь туйлын хөдөлгөөнийг эсэргүүцэхийн тулд гараа тодорхой хурдтайгаар тодорхой байрлалд шилжүүлэхийг зааж өгдөг. эргэх шонг босоо чиглэлд буцаана. Энэ процессыг секундэд хэдэн зуун удаа давтдаг бөгөөд энэ нь туйлыг таны хяналтанд байлгадаг. Урвуу дүүжин нь ижил төстэй байдлаар ажилладаг. Зорилго нь хөдөлж болох тэргэн дээр дүүжин савыг дээш харуулан тэнцвэржүүлэх явдал юм. Нүдний оронд мэдрэгчийг ашиглан дүүжингийн байрлалыг илрүүлдэг бөгөөд энэ нь мэдээллийг компьютерт илгээдэг бөгөөд энэ нь тодорхой тооцоолол хийж, дүүжлүүрийг дахин босоо болгохын тулд идэвхжүүлэгчдэд тэргийг хөдөлгөхийг заадаг.

Алхам 2: Шийдэл

Савлуурыг дээш доош нь тэнцвэржүүлэх асуудал нь энэ системд байгаа хөдөлгөөн, хүчийг ойлгохыг шаарддаг. Эцэст нь энэхүү ойлголт нь идэвхжүүлэгч рүү явж буй гаралт ба мэдрэгчээс ирж буй оролтын хоорондын хамаарлыг тооцоолоход ашиглаж болох системийн "хөдөлгөөний тэгшитгэл" -ийг гаргах боломжийг бидэнд олгоно.

Хөдөлгөөний тэгшитгэлийг таны түвшингээс хамааран хоёр аргаар гаргаж болно. Тэдгээрийг Ньютоны үндсэн хууль, ахлах сургуулийн математикийн зарим үндсэн хуулиуд эсвэл бакалаврын бакалаврын курст ерөнхийдөө нэвтрүүлсэн Лагранжийн механик ашиглан гаргаж авч болно. (Тэмдэглэл: Ньютоны хуулийг ашиглан хөдөлгөөний тэгшитгэлийг гаргах нь энгийн боловч уйтгартай байдаг бол Лагранжийн механикийг ашиглах нь илүү дэгжин боловч Лагранжийн механикийн талаархи ойлголтыг шаарддаг боловч хоёулаа хоёулаа ижил шийдэлд хүргэдэг).

Арга барил, тэдгээрийн албан ёсны уламжлалыг хоёулаа ерөнхийдөө математик, физикийн чиглэлээр ахлах сургууль эсвэл бакалаврын ангиудад хамруулдаг боловч тэдгээрийг энгийн Google хайлт эсвэл энэ линкээр орж олох боломжтой. Хөдөлгөөний эцсийн тэгшитгэлийг ажиглахдаа дөрвөн хэмжигдэхүүний хоорондын хамаарлыг анзаарч байна.

• Савлуурын босоо өнцөг
• Дүүжингийн өнцгийн хурд
• Дүүжингийн өнцгийн хурдатгал
• Тэрэгний шугаман хурдатгал

Эхний гурвыг хэмжигчээр хэмжих хэмжигдэхүүн бөгөөд хамгийн сүүлчийн хэмжигдэхүүнийг гүйцэтгэгч рүү илгээнэ.

Алхам 3: Хяналтын онол

Хяналтын онол бол инженерчлэгдсэн процесс, машин дахь динамик системийг удирдах, ажиллуулахтай холбоотой математикийн дэд салбар юм. Зорилго нь ерөнхийдөө тогтвортой байдалд хүрэхийн тулд хяналтын загвар эсвэл хяналтын хүрдийг хөгжүүлэх явдал юм. Манай тохиолдолд дээшээ дүүжлүүрийг тэнцвэржүүлнэ.

Хяналтын гогцоонуудын хоёр үндсэн төрөл байдаг: нээлттэй давталтын хяналт ба хаалттай хүрдний хяналт. Нээлттэй давталтын хяналтыг хэрэгжүүлэх үед хяналтын үйлдэл эсвэл хянагчийн тушаал нь системийн гаралтаас хамаардаггүй. Үүний сайн жишээ бол зуух үлдэх хугацаа нь зөвхөн таймераас хамаардаг зуух юм.

Хаалттай давталтын системд хянагчийн тушаал нь системийн төлөвөөс ирсэн санал хүсэлтээс хамаардаг. Манай тохиолдолд санал хүсэлт нь тэргэнцэрийн хурд, байрлалыг тодорхойлдог ердийнхтэй харьцуулбал дүүжингийн өнцөг бөгөөд энэ системийг хаалттай хүрдний систем болгодог. Хаалттай хэлхээний системийн блок диаграм хэлбэрээр харуулсан дүрслэлийг дээр хавсаргав.

Санал хүсэлтийн механизмын хэд хэдэн арга байдаг боловч хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь пропорциональ -салшгүй үүсмэл хянагч (PID хянагч) бөгөөд үүнийг бид ашиглах болно.

Тэмдэглэл: Ийм хянагчийн үйл ажиллагааг ойлгох нь амжилттай хянагчийг хөгжүүлэхэд маш их ач холбогдолтой боловч ийм хянагчийн үйл ажиллагааг тайлбарлах нь энэхүү зааварчилгааны хамрах хүрээнээс гадуур юм. Хэрэв та курсдээ ийм төрлийн хянагчтай тааралдаагүй бол онлайнаар олон тооны материалууд байдаг бөгөөд энгийн Google хайлт эсвэл онлайн курс танд туслах болно.

Алхам 4: Энэхүү төслийг танай ангид хэрэгжүүлэх

Насны бүлэг: Энэхүү төсөл нь ерөнхийдөө ахлах сургууль эсвэл бакалаврын оюутнуудад зориулагдсан боловч үзэл баримтлалын тоймыг өгөх замаар бага насны хүүхдүүдэд үзүүлэх зорилгоор үзүүлэх боломжтой.

Хамрах ойлголтууд: Энэхүү төсөлд хамрагдсан гол ойлголтууд бол динамик ба хяналтын онол юм.

Шаардлагатай хугацаа: Бүх эд ангиудыг цуглуулж, хийсний дараа угсрахад 10-15 минут шаардагдана. Хяналтын загварыг бий болгоход бага зэрэг хугацаа шаардагддаг бөгөөд үүний тулд оюутнуудад 2-3 хоногийн хугацаа өгч болно. Оюутан бүр (эсвэл оюутны бүлэг) тус бүр өөрийн хяналтын загварыг боловсруулсны дараа хувь хүмүүс эсвэл багуудад үзүүлэх өөр өдрийг ашиглаж болно.

Энэхүү төслийг танай ангид хэрэгжүүлэх нэг арга бол системийг бий болгох явдал юм. Ийнхүү хичээлийн үеэр олж авсан санаа, ойлголтуудыг бодит амьдрал дээр шууд хэрэгжүүлж, ойлголтоо илүү тодорхой болгож өгдөг, учир нь шинэ ойлголтыг бодит амьдрал дээр хэрэгжүүлэхээс илүү сайн арга байхгүй.

Нэг системийг нэг анги болгон байгуулж, дараа нь ангиудыг баг болгон хувааж, тус бүр нь хяналтын загварыг эхнээс нь бүтээж болно. Дараа нь баг бүр ажлаа өрсөлдөөний хэлбэрээр үзүүлэх боломжтой бөгөөд хамгийн сайн удирдлагын загвар нь хамгийн урт тэнцвэржүүлж, түлхэлт, түлхэлтийг сайн тэсвэрлэдэг.

Энэ төслийг танай ангид хэрэгжүүлэх өөр нэг арга бол том хүүхдүүдийг (ахлах сургуулийн түвшин хүртэл) сургах, энэ төслийг боловсруулж, бага насны хүүхдүүдэд үзүүлэх, динамик, хяналтыг тоймлох явдал юм. Энэ нь бага насны хүүхдүүдэд физик, математикийн сонирхлыг өдөөх төдийгүй ахмад насны оюутнуудад онолын талаархи ойлголтоо талцуулахад туслах болно, учир нь таны ойлголтыг бэхжүүлэх хамгийн сайн аргуудын нэг бол үүнийг бусад хүмүүст, ялангуяа бага насны хүүхдүүдэд тайлбарлаж өгөх явдал юм. Та санаагаа маш энгийн бөгөөд ойлгомжтой байдлаар томъёолох хэрэгтэй.

Алхам 5: Эд анги ба хангамж

Тэргэнцэрийг төмөр замаар чөлөөтэй хөдөлгөж, нэг л эрх чөлөөг олгох болно. Савлуур, тэрэг, төмөр замын системийг хийхэд шаардлагатай эд анги, хангамжийг энд харуулав.

Электроник:

• Нэг Arduino нийцтэй самбар, ямар ч ажиллах болно. Хэрэв та электроникийн талаар туршлагагүй бол Uno хийхийг зөвлөж байна, учир нь үүнийг дагаж мөрдөх нь илүү хялбар болно.
• Нэг тэрэгний хөтлөгчөөр ажиллах Nema17 нэг шатлалт мотор.
• Нэг шатлалт мотор жолооч, бүх зүйл дахин ажиллах болно, гэхдээ би A4988 шатлалт мотор жолооч санал болгож байна, учир нь дагаж мөрдөх нь илүү хялбар болно.
• Нэг MPU-6050 зургаан тэнхлэг (Gyro + Accelerometer), дүүжингийн өнцөг, өнцгийн хурд гэх мэт янз бүрийн параметрүүдийг илрүүлэх болно.
• Нэг 12в 10А цахилгаан хангамж, 10А нь энэ төслийн хувьд бага зэрэг хэтрүүлэлт юм, 3А -аас дээш бүх зүйл ажиллах болно, гэхдээ нэмэлт гүйдэл татах боломжтой байх нь илүү их хүч шаардагдах тохиолдолд ирээдүйд хөгжих боломжийг олгодог.

Техник хангамж:

• 16 x холхивч, би скейтбордын холхивч ашигласан бөгөөд тэд маш сайн ажилласан
• 2 x GT2 дамар ба бүс
• 2.4 инч 1.5 инчийн PVC хоолой
• 4 мм хэмжээтэй самар, боолт

Энэхүү төсөлд ашигласан зарим эд ангиудыг 3D хэвлэсэн байсан тул 3D принтертэй байх нь маш ашигтай байх болно, гэхдээ орон нутгийн болон онлайн хэлбэрээр 3D хэвлэх хэрэгсэл түгээмэл байдаг.

Бүх эд ангиудын нийт өртөг нь ердөө 50 доллараас бага (3D принтерээс бусад)

Алхам 6: 3D хэвлэсэн эд анги

Тэргэнцэр болон төмөр замын системийн зарим хэсгийг захиалгаар хийх ёстой байсан тул би Autodesk -ийн үнэгүй Fusion360 -ийг ашиглан кад файлуудыг загварчилж, 3D принтер дээр 3D хэлбэрээр хэвлэв.

Цэвэр 2D хэлбэртэй зарим хэсгийг, жишээлбэл дүүжин, гангийн ор гэх мэт илүү хурдан байсан тул лазераар зүссэн байв. Бүх STL файлуудыг доорх хавтасанд хавсаргасан болно. Энд бүх хэсгүүдийн бүрэн жагсаалт байна:

• 2 x Gantry Roller
• 4 x Төгсгөлийн таг
• 1 х алхам хаалт
• 2 х сул зогсолтын холхивч эзэмшигч
• 1 х дүүжин эзэмшигч
• 2 x бүс бэхэлгээ
• 1 x дүүжин холхивч эзэмшигч (a)
• 1 x Дүүжин холхивч эзэмшигч (b)
• 1 х Pulley нүх тусгаарлагч
• 4 x холхивчийн нүх тусгаарлагч
• 1 x Гантер хавтан
• 1 x Stepper эзэмшигч хавтан
• 1 x Сул зогсолт эзэмшигч хавтан
• 1 х дүүжин (а)
• 1 х дүүжин (b)

Нийтдээ 24 хэсгээс бүрдэх бөгөөд хэсэг нь жижиг тул хамт хэвлэх боломжтой тул хэвлэхэд тийм ч их хугацаа шаардагддаггүй. Энэхүү зааварчилгааны явцад би энэ жагсаалтад орсон нэрс дээр үндэслэсэн хэсгүүдийг авч үзэх болно.

Алхам 7: Гантерийн булны угсралт

Гантерийн булнууд нь тэрэгний дугуй шиг юм. Эдгээр нь PVC замын дагуу эргэлдэх бөгөөд энэ нь тэргийг хамгийн бага үрэлтээр жигд хөдөлгөх боломжийг олгоно. Энэ алхамыг хийхийн тулд 3D хэвлэмэл хэлбэртэй хоёр дам нуруу, 12 холхивч, самар, боолтыг ав. Нэг буланд 6 холхивч хэрэгтэй болно. Самар ба боолтыг ашиглан холхивчийг галзуугаар бэхлээрэй (Зургийг лавлагаа болгон ашиглана уу). Роллер бүрийг хийсний дараа тэдгээрийг PVC хоолой дээр шургуулна.

Алхам 8: Хөтчийн системийг угсрах (Stepper Motor)

Тэрэг нь стандарт Nema17 шатлалт мотороор явах болно. Моторыг stepper -ийн бэхэлгээнд оруулах ёстой боолтыг ашиглан хавчаарын хавчаар руу оруулаарай. Дараа нь бэхэлгээг бэхэлгээний тавцан дээр шургуулж, бэхэлгээний 4 нүхийг хавтан дээрх 4 цооногтой тэгшлээд самар, боолт ашиглан хоёуланг нь бэхлээрэй. Дараа нь GT2 дамарыг моторын босоо аманд холбож, илүү олон самар, боолт ашиглан 2 төгсгөлийн хавчаарыг доороос нь бэхэлгээний тавцан дээр бэхлээрэй. Үүнийг хийсний дараа та төгсгөлийн тагийг хоолой дээр шургуулж болно. Хэрэв бэхэлгээ нь хоолой дээр бэхлэхийн оронд хэтэрхий зөв байвал би 3D хэвлэсэн төгсгөлийн тагны дотор талыг бэхлэх хүртэл зүлгүүрээр хийхийг зөвлөж байна.

Алхам 9: Хөтчийн системийг угсрах (сул зогсолт)

Миний ашиглаж байсан самар, боолт нь 4 мм диаметртэй байсан ч дамар ба холхивчийн цооног 6 мм байсан тул адаптеруудыг 3D хэвлээд дамар болон холхивчийн нүх рүү түлхэх шаардлагатай болсон. боолт дээр ганхах. Хэрэв танд тохирсон хэмжээтэй самар, боолттой бол энэ алхам шаардлагагүй болно.

Холхивчийг сул зогсолтын холхивчийн эзэмшигчид байрлуулна. Хэрэв бэхэлгээ хэт нягт байвал дахин зүлгүүр ашиглан сул зогсолтын холхивчийн эзэмшигчийн дотоод ханыг зөөлөн зүлгээрэй. Боолтыг нэг холхивчоор дамжуулж, дамарыг боолт руу шургуулж, нөгөө үзүүрийг хоёр дахь холхивч ба сул зогсолтын холхивч эзэмшигчийн багцаар хаа.

Үүнийг хийсний дараа сул зогсолт бүхий холхивч эзэмшигчдийг сул зогсолтын тавиур дээр холбож, өмнөх тагтай адил төгсгөлийг энэ хавтангийн доод талд бэхлээрэй. Эцэст нь эдгээр PVC тагны хоёр PVC хоолойн эсрэг талын төгсгөлийг тагла. Ингэснээр таны тэрэгний төмөр зам бүрэн дууссан болно.

Алхам 10: Гантерыг угсрах

Дараагийн алхам бол тэрэг хийх явдал юм. Гантер хавтан ба 4 самар боолтыг ашиглан хоёр өнхрүүлгийг холбоно. Гантер хавтан нь үүртэй тул та хавтангийн байрлалыг бага зэрэг тохируулж болно.

Дараа нь ган туузан хавтангийн хоёр талд хоёр туузыг бэхлээрэй. Доод талаас нь бэхлэхээ мартуузай, эс тэгвээс бүс нь ижил түвшинд байх болно. Боолтыг доороос нь оруулахаа мартуузай, учир нь хэрэв боолт хэт урт байвал туузан дээр саад учруулж болзошгүй юм.

Эцэст нь дүүжин эзэмшигчийг самар, боолт ашиглан тэрэгний урд талд бэхлээрэй.

Алхам 11: Дүүжин угсрах

Материалыг хэмнэхийн тулд дүүжин савыг хоёр хэсэгт хийсэн. Та хоёр хэсгийг хооронд нь наалдуулж, шүдээ хооронд нь зэрэгцүүлж, наалдаж болно. Дахин боолтны диаметрийг нөхөхийн тулд холхивчийн цоорхойг хоёр холхивч руу түлхэж, дараа нь хо pр дүүжин холхивчийн эзэмшигчийн нүх рүү холхивч руу оруулна. Савлуурын доод үзүүрийн хоёр тал тус бүр дээр 3D хэвлэсэн хоёр хэсгийг хавчуулж, дүүжин холхивчоор дамжин өнгөрөх 3 самар, боолтыг ашиглан 3 -ийг нь бэхлээрэй. Боолтыг хоёр холхивчоор дамжуулж, нөгөө үзүүрийг тохирох самараар бэхлээрэй.

Дараа нь MPU6050 -ийг аваад бэхэлгээний эрэг ашиглан дүүжингийн эсрэг талд бэхлээрэй.

Алхам 12: Дүүжин ба бүсийг суурилуулах

Эцсийн алхам бол дүүжин тэргэн дээр бэхлэх явдал юм. Өмнө нь хоёр дүүжин холхивчоор дамжуулж байсан боолтыг тэрэгний урд талд бэхэлсэн дүүжин эзэмшигчийн нүхээр дамжуулж, дүүжлүүрийг тэргэн дээр бэхлэхийн тулд үүнийг хий.

Эцэст нь GT2 бүсээ аваад хамгийн түрүүнд тэргэн дээр бэхлэгдсэн туузны нэг үзүүрийг бэхлээрэй. Үүний тулд би 3D хэвлэх зориулалттай туузан хавчаарыг ашиглаж, туузны үзүүрт хавчуулж, нарийн үүрээр гулсахаас сэргийлсэн. Энэхүү бүтээлийн загварыг энэ холбоосыг ашиглан Thingiverse дээрээс олж болно. Туузыг бүх шатны дамар болон сул зогсолтын эргэн тойронд боож, туузны нөгөө үзүүрийг тэрэгний эсрэг талын туузан бэхэлгээний хэсэгт бэхлээрэй. Бүсээ чангалж, хэт чангалж, хэт алдахаа мартуузай, ингэснээр таны дүүжин болон тэрэг дууссан болно!

Алхам 13: Цахилгаан утас ба цахилгаан хэрэгсэл

Утас нь MPU6050 -ийг Arduino -той холбох, хөтөчийн системийн утаснаас бүрдэнэ. Бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийг холбохын тулд дээр хавсаргасан утас диаграмыг дагана уу.

MPU6050 Arduino руу:

• GND -ээс GND хүртэл
• +5 -аас +5 в хүртэл
• SDA -аас А4 хүртэл
• SCL -ийг A5 болгоно
• D2 руу шилжих

Stepper мотороос stepper жолооч руу:

• 1 (а) ороомог 1А хүртэл
• Ороомог 1 (б) -ээс 1В хүртэл
• Ороомог 2 (а) - 2А хүртэл
• Ороомог 2 (б) -ээс 2В хүртэл

Arduino руу алхах жолооч:

• GND -ээс GND хүртэл
• VDD +5v хүртэл
• АЛХАМ D3
• DIR -ээс D2 хүртэл
• Цахилгаан хангамжийн эерэг терминал руу VMOT
• GND нь цахилгаан хангамжийн газардуулгын терминал руу

Stepper драйвер дээрх Унтах ба дахин тохируулах тээглүүрийг холбогчтой холбох шаардлагатай. Эцэст нь цахилгаан тэжээлийн эерэг ба газардуулгын терминалуудтай зэрэгцээ 100 uF орчим электролитийн конденсаторыг холбох нь зүйтэй юм.

Алхам 14: Системийг хянах (пропорциональ хяналт)

Эхэндээ би пропорциональ хяналтын үндсэн системийг туршиж үзэхээр шийдсэн, өөрөөр хэлбэл тэрэгний хурд нь дүүжингийн босоо өнцөгөөс тодорхой хүчин зүйлээр пропорциональ байна. Энэ нь бүх эд ангиудыг зөв ажиллуулахын тулд хийсэн шалгалт байсан юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү пропорциональ систем нь савлуурыг тэнцвэржүүлэх хангалттай бат бөх байсан. Савлуур нь зөөлөн түлхэлт, түлхэлтийг нэлээд хүчтэй эсэргүүцэж чаддаг. Энэхүү хяналтын систем нь маш сайн ажиллаж байсан боловч цөөн хэдэн асуудал байсаар байв. Хэрэв та тодорхой хугацаанд ОУЦХБ -ны уншилтын графикийг харвал мэдрэгчийн уншилтын хэлбэлзлийг бид анзаарч чадна. Энэ нь хянагч залруулга хийхийг оролдох бүрт энэ нь үргэлж тодорхой хэмжээгээр давж гардаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь үнэн хэрэгтээ пропорциональ хяналтын системийн мөн чанар юм. Эдгээр бүх хүчин зүйлийг харгалзан үзсэн өөр төрлийн хянагчийг ажиллуулснаар энэхүү бага зэргийн алдааг засах боломжтой.

Пропорциональ хяналтын системийн кодыг доор хавсаргасан болно. Код нь MPU6050 номын сан, PID номын сан, AccelStepper номын сан зэрэг цөөн хэдэн нэмэлт сангуудын дэмжлэгийг шаарддаг. Эдгээрийг Arduino IDE -ийн нэгдсэн номын сангийн менежер ашиглан татаж авах боломжтой. Зүгээр л ноорог >> Номын санг оруулах >> Номын санг удирдах, дараа нь хайлтын талбараас PID, MPU6050, AccelStepper -ийг хайж олоод суулгах товчийг дарж суулгаарай.

Шинжлэх ухаан, математик сонирхогч та бүхэнд өгөх миний зөвлөгөө бол ийм төрлийн хянагчийг эхнээс нь бүтээхийг хичээгээрэй. Энэ нь динамик болон хяналтын онолын талаархи таны ойлголтыг бэхжүүлээд зогсохгүй мэдлэгээ бодит амьдрал дээр хэрэгжүүлэх боломжийг танд олгоно.

Алхам 15: Системийг хянах (PID хяналт)

Ерөнхийдөө бодит амьдрал дээр хяналтын систем нь түүнийг ашиглахад хангалттай хүчирхэг болох нь батлагдвал инженерүүд илүү нарийн төвөгтэй хяналтын системийг ашиглан нөхцөл байдлыг хэт хүндрүүлэхийн оронд төслөө дуусгадаг. Гэхдээ бидний хувьд бид энэ урвуу дүүжлүүрийг зөвхөн боловсролын зорилгоор бүтээж байна. Тиймээс бид PID хяналт гэх мэт илүү төвөгтэй хяналтын систем рүү шилжихийг оролдож болох бөгөөд энэ нь пропорциональ хяналтын үндсэн системээс хамаагүй илүү бат бөх байж магадгүй юм.

Хэдийгээр PID хяналтыг хэрэгжүүлэх нь илүү төвөгтэй байсан боловч зөв хэрэгжүүлж, төгс тохируулгын параметрүүдийг олсон бол дүүжин нь илүү тэнцвэржсэн байв. Энэ үед энэ нь хөнгөн чичиргээг эсэргүүцэж чадна. IMU -ийн тодорхой хугацааны туршид уншсан мэдээлэл (дээр хавсаргасан болно) нь уншилт нь хүссэн тогтоосон цэг, өөрөөр хэлбэл босоо чиглэлд хэзээ ч хэт хол байдаггүй болохыг нотолж байгаа нь энэхүү хяналтын систем нь үндсэн пропорциональ хяналтаас хамаагүй илүү үр дүнтэй, бат бөх болохыг харуулж байна..

Дахин хэлэхэд, шинжлэх ухаан, математик сонирхогч та бүхэнд өгөх зөвлөгөө бол доор хавсаргасан кодыг ашиглахаасаа өмнө PID хянагчийг эхнээс нь туршиж үзээрэй. Үүнийг сорилт гэж үзэж болох бөгөөд хэн нэгэн өнөөг хүртэл оролдсон зүйлээс хамаагүй илүү хүчирхэг хяналтын системийг гаргаж ирж болохыг хэн ч мэдэхгүй. Хэдийгээр хүчирхэг PID номын сан нь Arduino -д зориулагдсан бөгөөд үүнийг Бретт Бюрегард боловсруулсан бөгөөд үүнийг номын сангийн менежерээс Arduino IDE дээр суулгаж болно.

Тэмдэглэл: Хяналтын систем бүр, түүний үр дүнг эхний алхамд хавсаргасан видеон дээр харуулав.

Алхам 16: Цаашдын сайжруулалт

Миний оролдохыг хүссэн зүйлсийн нэг бол "дүүжин" функц байсан бөгөөд дүүжин нь тэрэгний доор дүүжлэгдэж, тэрэг нь дүүжлүүрээс дүүжин дээш гарахын тулд замын дагуу хэд хэдэн дээш, доош хөдөлгөөн хийдэг. байрлалыг дээш доош нь урвуу байрлалд шилжүүлэх. Гэхдээ үүнийг одоогийн тохиргооны хувьд хийх боломжгүй байсан, учир нь урт кабель нь инерцийн хэмжих нэгжийг Arduino -тэй холбох ёстой байсан тул дүүжингээр хийсэн бүтэн тойрог нь кабелийг мушгихад хүргэж болзошгүй юм. Асуудлыг инерцийн хэмжих нэгжийн оронд дүүжингийн тэнхлэгт бэхэлсэн эргэдэг кодлогч ашиглан шийдвэрлэх боломжтой. Кодлогчтой бол түүний босоо ам нь дүүжингээр эргэлддэг цорын ганц зүйл бөгөөд бие нь хөдөлгөөнгүй хэвээр байгаа нь кабель эргэхгүй гэсэн үг юм.

Миний оролдохыг хүссэн хоёрдахь онцлог бол тэргэн дээрх давхар дүүжин савыг тэнцвэржүүлэх явдал байв. Энэ систем нь дараалан холбогдсон хоёр дүүжин савнаас бүрдэнэ. Хэдийгээр ийм системийн динамик нь илүү төвөгтэй бөгөөд илүү их судалгаа шаарддаг.

Алхам 17: Эцсийн үр дүн

Ийм туршилт нь ангийн сэтгэл санааг эерэгээр өөрчилж чадна. Ерөнхийдөө ихэнх хүмүүс ойлголт, санаагаа болор болгохын тулд ашиглах чадвартай байхыг илүүд үздэг, эс тэгвээс санаа нь "агаарт" үлддэг бөгөөд энэ нь хүмүүсийг илүү хурдан мартах хандлагатай болгодог. Энэ бол хичээлийн явцад олж авсан тодорхой ойлголтуудыг бодит хэрэглээнд ашиглах нэг жишээ байсан боловч энэ нь оюутнуудын онолыг туршиж үзэх туршилтуудыг хийх хүсэл эрмэлзлийг өдөөх болно. Тэд илүү ихийг сурч мэдэх хүсэл төрүүлж, шинэ туршилтуудыг гаргаж ирэх бөгөөд энэ эерэг мөчлөг нь ирээдүйн анги танхимууд ийм хөгжилтэй, таатай туршилт, төслүүдээр дүүрэн болтол үргэлжлэх болно.

Энэ нь бусад олон туршилт, төслүүдийн эхлэл болно гэж найдаж байна! Хэрэв танд энэ зааварчилгаа таалагдсан бөгөөд энэ нь тустай санагдсан бол "Ангийн шинжлэх ухааны уралдаан" -д саналаа өгөөрэй, ямар нэгэн санал, зөвлөмжийг хүлээж авна уу! Баярлалаа!:)

Танхимын шинжлэх ухааны тэмцээнд дэд байр эзэлсэн