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LEGO を用いた倒立振子の 制御系設計に関する研究

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LEGO を用いた倒立振子の 制御系設計に関する研究 - PowerPoint PPT Presentation


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LEGO を用いた倒立振子の 制御系設計に関する研究. 電気工学科 5 年 36 番  米田典正 指導教員  河合康典. 光センサ. モータ. 作成した倒立振子. はじめに. 本研究では LEGO を用いて倒立振子の作成を行う . 本発表では , はじめに研究目的を示し , 次に LEGO で作成した倒立振子の動作の仕組みを説明する , 最後に実験結果と今後の課題について考察する . . 目的.  振子(ふりこ)は普通 , 棒の先に取り付けた 重りが一定振幅で揺れつづけるものです .

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Presentation Transcript
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LEGOを用いた倒立振子の制御系設計に関する研究LEGOを用いた倒立振子の制御系設計に関する研究

電気工学科 5年 36番  米田典正

指導教員  河合康典

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光センサ

モータ

作成した倒立振子

はじめに

本研究ではLEGOを用いて倒立振子の作成を行う.

本発表では,

はじめに研究目的を示し,

次にLEGOで作成した倒立振子の動作の仕組みを説明する,

最後に実験結果と今後の課題について考察する.

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目的

 振子(ふりこ)は普通, 棒の先に取り付けた

重りが一定振幅で揺れつづけるものです.

 これを逆さまにして, 手のひらで棒を立てるような事をするのが倒立振子です.

 倒立振子が倒れそうになった時に, 人の手を使わずに自動でバランスを取って倒れないように, 振子を制御する装置をLEGO MINDSTORMSで, プログラムをROBOLABを用いて作成する.

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振子

Start

光を遮る板

光センサ

光センサが棒の一定以上の*傾きを

感知すると, 本体に信号を送る

光センサが棒の傾きが一定以下になったのを感知すると今度はモータを停止させる

本体が信号をキャッチすると, それに応じてモータを動かしてバランスをとろうとする

Startに戻る

動作の流れ

*振子に取り付けられた, 光を遮る板が, 光センサの受講部にさしかかると, 光センサは光量の変化により, 傾きを感知します.

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二列あるうちの上側は振子が右に倒れたときに動作し,

下側は左に倒れたときに動作する.

制御プログラム

暗くなるのを待つ

モータを回転させる

回転していた

モータを止める

明るくなるのを光センサが感知するまで待つ

並列処理をさせる

ループさせる

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振子

速度

制御方法

速度

台車

平衡状態

振り子が右に傾く

台車が右に動く

上図のとき,

台車の速度  > 振子の倒れる速度

ならば, 傾いた振り子は再び平衡状態にもどる

台車の速度  ≦ 振子の倒れる速度

だと, 振子を立て直す事ができない

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実験結果

作成したLEGOを用いて実験した結果, 最大で約20秒,

平均で10秒程度, 振子を倒れないようにする事ができた.

また, このときに工夫した点を以下に示す.

  • 振り子を長くした
  • ⇒1mのアルミの棒を付け足して振子の長さは最終的に1.5m
  • 光センサをできるだけ高い位置に取り付ける
  • ⇒振り子の小さな揺れを感知するため.
  • 最終的に振り子の支点から50cm位置に取り付けました
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今後の課題

・角度センサを用いる

⇒より小さな振子の振れを感知し, すばやく対応できる

・モータの数を増やす

⇒台車部分が速く動けるようになれば, 振子が大きく振れ ても立て直す事ができる

おわりに

 本研究ではLEGOを用いて倒立振子の作成を行った.

 初めに研究目的を示し,

次にLEGOで作成した倒立振子の動作の仕組みを説明し,

最後に実験結果と今後の課題について考察した.