İki tekerlekli denge robotunun PID ile kontrolü

Authors : Güçhan TAŞLIALAN, Orhan AKAY

Pages : 393-403

Doi:10.28948/ngumuh.1026781

View : 23 | Download : 11

Publication Date : 2022-04-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Yüksek hareket kabiliyetine sahip ergonomik tasarımlı taşıtlara olan ihtiyaç son yıllarda giderek artmaktadır. Buna bağlı olarak, iki tekerlekli denge robotları, güncel yaşantımızdaki yerini, ticari olarak almıştır. Bu robotlar için denge temel problemdir. Buna bağlı olarak, araştırmacılar 40 yılı aşkın süredir ters sarkaç yaklaşımı altında, denge problemi ile ilgili çeşitli çalışmalar yapmıştır. Ters sarkaç probleminde, hareket denklemleri doğrusal olmayan karmaşık denklemlerdir. Bu denklemlerin elde edilmesinde farklı dinamik yaklaşımlardan faydalanılmıştır. Çalışmada; iki serbestlik derecesine sahip olan, iki tekerlekli denge robotunun kinematik analizi gerçekleştirilmiş ve doğrusal olmayan dinamik denklemleri lagrange yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen denklemler Matlab-Simulink ara yüzüne aktarılmış ve yalnızca açı dengesini kontrol eden bir PID kontrolörün bulunduğu bir blok diyagramının benzetim modeli yapılmıştır. Bir sonraki aşamada, denklemler yine Matlab-Simulink ara yüzüne aktarılmış ve açı kontrolü ile hız kontrolü sağlayan iki ayrı PID kontrolörün bulunduğu bir blok diyagramının benzetim modeli yapılmıştır. Benzetim modelleri incelendiğinde kontrol sistemlerinin çalıştığı görülmüştür. Açı geri beslemesine sahip kontrol sisteminde dengenin, açı/hız geri beslemeli kontrol sistemine göre 330 s daha kısa sürede sağladığı görülmüştür. Ayrıca, kararlı bir kontrol için PID kontrolörlerin kazanç katsayılarının en uygun değerlerde belirlenmesi gerektiği görülmüştür.
Keywords : İki Tekerlekli Denge Robotu, Ters Sarkaç, Lagrange Yöntemi, Matlab, Robot