CONSTRUCTION, CONTROL DESIGN AND BLUETOOTH TRAJECTORY CONTROL OF A SELF-BALANCING ROBOT
Este artigo aborda o problema de controle discreto multivariável de um robô auto equilibrante, considerando as ações de controle nas duas rodas de forma independente. Um algoritmo de alocação de polos, bem como um Controlador Linear Quadrático são implementados para o problema de regulação e posteriormente estendidos para o problema de rastreamento de trajetórias unidirecionais e bidirecionais. O problema de filtragem de ruído de medição é discutido e filtros de primeira ordem são aplicados. Um Filtro de Kalman é usado para realizar a fusão de sensores. Aspectos da construção do robô e de implementação dos algoritmos também são discutidos de forma a permitir o uso dos algoritmos apresentados. O controle bidirecional é realizado através de um dispositivo de Bluetooth, de forma que esta aplicação pode ser facilmente estendida para problemas mais sofisticados de controle de trajetória.
CONSTRUCTION, CONTROL DESIGN AND BLUETOOTH TRAJECTORY CONTROL OF A SELF-BALANCING ROBOT
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DOI: 10.22533/at.ed.65220230319
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Palavras-chave: Alocação de Polos; Controle de Trajetória por Bluetooth; Controle Linear Quadrático; Filtro de Kalman; Fusão de Sensores.
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Keywords: Pole Placement; Bluetooth Trajectory Control; Linear Quadratic Regulator; Kalman Filter; Sensor Fusion.
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Abstract:
This paper is concerned with the multivariable discrete-time control problem of a self-balancing robot, considering the actuator in both wheels independently. A pole placement and a Linear Quadratic Regulator (LQR) controller are designed for the regulation problem and extended to the unidirectional and bidirectional trajectory tracking problems. Sensor noise filtering is discussed, and first order filters are applied. A Kalman Filter is implemented for sensor fusion. Robot construction and implementation aspects are also discussed in order to allow the use of the algorithms presented. The bidirectional control problem is accomplished through a Bluetooth device in such a way that this application could easily be extended to more sophisticated trajectory control problems.
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Número de páginas: 17
- Claudio Garcia
- Giulio Cesare Mastrocinque Santo
