ROBOT 2 BÁNH TỰ CÂN BẰNG THUẬT TOÁN PID.docx

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TEL:
0909.232.620
TẢI TÀI LIỆU – KẾT BẠN ZALO: 0909.232.620
0909.232.620
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỀU KHIỂN XE
HAI BÁNH TỰ CÂN
BẰNG

0909.232.620
0909.232.620
LỜI CẢM ƠN
Qua đồ án này em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn T.S Hà Đắc Bình
đã tận tình giúp đỡ em thực hiện đồ án, đồng thời em cũng xin cảm ơn các thầy cô
trong khoa Điện - Điện tử đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập để thực
hiện đồ án này một cách tốt nhất.

0909.232.620
0909.232.620
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... vi
MỤC LỤC HÌNH ẢNH...................................................................................... vii
MỤC LỤC BẢNG .............................................................................................viii
TỔNG QUAN VỀ XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG................. 1
Yêu cầu của đề tài .................................................................................. 1
Giới thiệu................................................................................................ 1
Mục tiêu đề tài........................................................................................ 2
Hướng thực hiện đề tài........................................................................... 3
Mục đích nghiên cứu.............................................................................. 3
Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới ................................. 3
Trong nước ...................................................................................... 3
Nước ngoài ...................................................................................... 4
THIẾT KẾ HỆ THỐNG............................................................... 8
Thiết kế hệ thống.................................................................................... 8
Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống .................................................. 8
Chức năng của từng khối................................................................. 9
Thiết kế phần cứng............................................................................... 10
Sơ đồ mạch điện ............................................................................ 10

0909.232.620
0909.232.620
Nguyên lý hoạt động của toàn hệ thống........................................ 11
Thông số kỹ thuật của từng thiết bị............................................... 11
Thiết kế phần mềm............................................................................... 23
Giới thiệu về 6 trục trong chuyển động......................................... 23
Mạch cầu H.................................................................................... 24
Thuật toán điều khiển........................................................................... 28
Thuật toán điều khiển PID. .................................................................. 29
.Giới thiệu về thuật toán PID......................................................... 29
Lựa chọn bộ thông số PID............................................................. 34
Giới thiệu về Arduino IDE............................................................ 36
Khởi tạo một chương trình ............................................................ 37
Cấu trúc của một chương trình trong phần mềm Arduino IDE..... 39
THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ........................................... 41
Môi trường thử nghiệm ........................................................................ 42
Kịch bản ............................................................................................... 42
Kết quả thử nghiệm.............................................................................. 43
Xét tính ổn định của 3 thông số đã chọn.............................................. 44
Trong phòng .................................................................................. 44
Ngoài trời....................................................................................... 45
Tác động nhẹ bên ngoài................................................................. 46
Nhận xét......................................................................................... 47
Giải thích kết quả ................................................................................. 47
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.......................................................... 48

0909.232.620
0909.232.620

0909.232.620
0909.232.620
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AMS Advanced Monolithic Systems
AT Atmel
DC Direct Current
GND Ground
GPS Global Positioning System
IC Integrated Circuit
I2C Inter-Integrated Circuit
IDE Integrated Development Environment
LED Light Emitting Diode
MCU Micro Control Unit
MPU Motion Processing Unit
PID Propotional Integral Derivative
PWM Pulse Width Modulation
TTL Transistor-Transistor Logic
VCC Voltage Common Collector

0909.232.620
0909.232.620
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1:Mô hình xe 2 bánh tự cân bằng.............................................................. 2
Hình 1.2:Mô hình robot hai bánh cân bằng .......................................................... 4
Hình 1.3:Robot nBot............................................................................................. 4
Hình 1.4: Robot EquipoiseBot.............................................................................. 5
Hình 1.5 Robot EquipoiseBot............................................................................... 5
Hình 1.6:Robot hai bánh cân bằng WobblyBot.................................................... 6
Hình 1.7: Robot hai bánh cân bằng tiltOne........................................................... 6
Hình 1.8: Robot hai bánh của hãng TOYOTA ..................................................... 7
Hình 2.1:Sơ đồ khối của hệ thống......................................................................... 8
Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện.................................................................................. 10
Hình 2.3: Sơ đồ chân của Arduino Nano............................................................ 11
Hình 2.4:Module cảm biến gia tốc MPU6050.................................................... 13
Hình 2.5:Sơ đồ chân IC L298 ............................................................................. 14
Hình 2.6:Sơ đồ chân LM7805............................................................................. 15
Hình 2.7: Động cơ DC ........................................................................................ 16
Hình 2.8: kích thước động cơ DC....................................................................... 17
Hình 2.9: PIN Li-Ion Panasonic NCR18650A ................................................... 17
Hình 2.10: Hình 3D mô phỏng (1)...................................................................... 19
Hình 2.11: Hình 3D mô phỏng (2)..................................................................... 19
Hình 2.12: Bản vẻ kích thước Mô hình .............................................................. 22
Hình 2.13:Hình miêu tả 6 trục ............................................................................ 23
Hình 2.14:Mạch cầu H........................................................................................ 24
Hình 2.15: Mạch cầu H khi đảo chiều ................................................................ 25
Hình 2.16:Mạch cầu H sử dụng transistor BJT................................................... 26
Hình 2.17:Mạch cầu H........................................................................................ 27

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.18: Mạch cầu H....................................................................................... 27
Hình 2.19: Thuật toán điều khiển ....................................................................... 29
Hình 2.20: Tác động của hệ số tỉ lệ tới đầu ra của hệ thống............................... 31
Hình 2.21: Tác động của hệ số tích phân tới đầu ra của hệ thống...................... 32
Hình 2.22: Tác động của hệ số vi phân tới đầu ra của hệ thống......................... 33
Hình 2.23: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID .................................................... 33
Hình 2.24: Logo và giao diện chính của Arduino IDE....................................... 37
Hình 2.25: Chức năng các Menu chính .............................................................. 38
Hình 2.26:Mở chương trình mẫu trong Arduino ................................................ 39
Hình 2.27:Cấu trúc một chương trình trong Arduino IDE ................................. 40
Hình 3.1:Mô hình thực tế.................................................................................... 41
Hình 3.2: Hiển thị trạng thái của MPU6050 trên IDE........................................ 42
Hình 3.3: Mô hình xe đã cân bằng...................................................................... 43
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm trong nhà ....................................... 44
Bảng 2: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm ngoài trời ....................................... 45
Bảng 3: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm tác động nhẹ .................................. 46

0909.232.620
0909.232.620
TỔNG QUAN VỀ XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG
Yêu cầu của đề tài
 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của xe 2 bánh tự cân bằng và thuật toán
PID.
 Thiết kế và thi công xe 2 bánh.
 Thực hiện thuật toán PID để giữ cân bằng.
 Thử nghiệm ở môi trường phòng thí nghiệm và đánh giá kết quả.
Giới thiệu
Xe hai bánh tự cân bằng là một trong những dự án có rất nhiều ứng dụng trong
cuộc sống hiện nay, nó có nhiều ưu điểm và được sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau như: phục vụ nhu cầu giải trí, tham gia các cuộc thi về xe tự hành và có thể
ứng dụng trong quân sự, mặt khác nó vẫn còn tồn tại một số khuyết điểm như: chi
phí cao, giới hạn về các địa hình di chuyển.
Xe hai bánh tự cân bằng là mô hình xe được thiết kế dựa trên sự hoạt động của mô
hình con lắc ngược, là một đối tượng phi tuyến với các tham số bất định. Đặc điểm
nổi bật nhất của xe hai bánh tự cân bằng là có thể tự cân bằng, giúp cho xe luôn ở
trạng thái cân bằng đứng yên dù xe chỉ có hai bánh và một trục chuyển động.
Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu về các mô hình robot tự cân bằng nói
chung và mô hình xe hai bánh tự cân bằng nói riêng, có rất nhiều nghiên cứu về giải
thuật điều khiển xe hai bánh tự cân bằng như: Điều khiển xe hai bánh tự cân
bằng sử dụng giải thuật cuốn chiếu (backstepping control), sử dụng giải thuật điều
khiển trượt (sliding mode control), giải thuật điều khiển LQR, giải thuật điều khiển
thông minh fuzzy, noron, và giải điều khiển PID.

0909.232.620
0909.232.620
Trong số các giải thuật điều khiển trên thì giải thuật điều khiển bằng PID cho thấy
được sự đơn giản và dễ sử dụng nhất nên trong đề tài này tôi đã sử dụng giải thuật
điều khiển PID để điều khiển xe hai bánh tự cân bằng của mình, nghĩa là khi xe bị
ngã về phía trước thì cả hai động cơ sẽ cùng chạy tới để đỡ cho xe đứng lên, khi độ
nghiêng của xe càng lớn thì tốc độ của động cơ cũng sẽ càng tăng và ngược lại khi
xe bị ngã về phía sau thì cả hai động cơ sẽ lùi lại để đỡ cho xe đứng lên.
Hình 1.1:Mô hình xe 2 bánh tự cân bằng
Mục tiêu đề tài
Tự thiết kế được mô hình xe hai bánh tự cân bằng hoàn chỉnh, hiểu về các phần
mềm lập trình cho vi điều khiển và hiểu được các phương pháp lập trình cho vi điều
khiển, hiểu được nguyên lý hoạt động của Module cảm biến gia tốc 6 bậc tự do
MPU6050 và cách ứng dụng của cảm biến gia tốc vào trong đề tài và hiểu được
phương pháp điều khiển động cơ DC thông qua Module driver L298N để hoàn
thành yêu cầu đề tài đặt ra.

0909.232.620
0909.232.620
Hướng thực hiện đề tài
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của Module cảm biến gia tốc 6 bậc tự do MPU6050
cùng với cấu tạo của cảm biến gia tốc 6 bậc tự do MPU6050, tìm hiểu nguyên lý
hoạt động của Module driver L298N để điều khiển động cơ, tìm hiểu về vi điều
khiển Arduino Nano cũng như phần mềm viết chương trình cho vi điều khiển, tìm
hiểu về kết cấu phần cứng của xe và cách lắp ráp để được một mô hình xe hoàn
chỉnh.
Mục đích nghiên cứu
Mục đích của việc nghiên cứu về xe hai bánh tự cân bằng là nghiên cứu về các ứng
dụng của các Module cảm biến cùng với các linh kiện điện tử khác nhằm đáp ứng
nhu cầu cuộc sống của con người trong xã hội ngày càng phát triển mạnh về tự động
hóa. Qua việc nghiên cứu, sinh viên đã có điều kiện ôn lại các kiến thức đã học
được tại Trường Đại Duy Tân, từ các kiến thức đã học được sinh viên có thể áp
dụng được trong thực tế cũng như nâng cao kiến thức về chuyên môn cho mình.
Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
Trong nước
Mô hình robot hai bánh tự cân bằng luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Gia
Minh Thảo, trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh.

0909.232.620
0909.232.620
Nước ngoài
Một số kỹ thuật viên và sinh viên ngành Cơ điện tử, Tự động hóa đã nghiên
cứu cho ra đời nhiều dạng robot hai bánh cân bằng. Sau đây là một số thông tin
về các mô hình robot hai bánh tự cân bằng.
1.6.2.1 nBot
nBot do ông Anderson sáng chế. nBot lấy ý tưởng cân bằng là các bánh xe sẽ
phải chạy theo hướng mà phần trên robot sắp ngã. Nếu bánh xe có thể di
chuyển để trọng tâm robot luôn rơi vào chính giữa thì robot sẽ giữ được cân
bằng.
Hình 1.2:Mô hình robot hai bánh cân bằng
Hình 1.3:Robot nBot

0909.232.620
0909.232.620
1.6.2.2 EquipoiseBot
EquipoiseBot sử dụng hai cảm biến là cảm biến gia tốc và cảm biến con quay
hồi chuyển. Góc nghiêng của robot được tính toán từ hai giá trị khác nhau. Một
từ cảm biến gia tốc bằng cách sử dụng thuật toán Tangens-Funktion và một từ
cảm biến con quay hồi chuyển sử dụng phương pháp tích phân. Hai giá trị này
được kết hợp trong một bộ lọc để cho ra một giá trị mới và được sử dụng cho
đầu vào bộ PID để điều khiển các động cơ, giữ cho robot cân bằng.
1.6.2.3 WobblyBot
WobblyBot thực chất là mô hình sử dụng con lắc ngược, được gắn dưới phần
thân ở giữa hai bánh xe. WobblyBot được thiết kế với phần dưới của robot
nặng hơn nhiều so với phần trên giúp robot có khả giữ cân bằng tốt nhất.
Hình 1.4: Robot EquipoiseBot
Hình 1.5 Robot EquipoiseBot

0909.232.620
0909.232.620
1.6.2.4 TiltOne
tiltOne là một robot hai bánh cân bằng với chiều cao 90 cm và có khả năng chở
tải trọng lên tới 50 kg. Nguyên lý hoạt động cũng giống như các robot hai bánh
có kích thước nhỏ hơn, sử dụng hai cảm biến là cảm biến gia tốc và cảm biến
con quay hồi chuyển và thuật toán PID để điều khiển robot cân bằng.
1.6.2.5 Robot kiểu rolling của hãng TOYOTA
Đây là robot có công dụng phục vụ con người do hãng TOYOTA thiết kế. Mẫu
robot này có khả năng di chuyển nhanh và ít chiếm không gian. Đồng thời đôi
Hình 1.6:Robot hai bánh cân bằng WobblyBot
Hình 1.7: Robot hai bánh cân bằng tiltOne

0909.232.620
0909.232.620
tay của robot có thể làm nhiều công việc khác nhau, chủ yếu được sử dụng với
mục đích giải trí.
Hình 1.8: Robot hai bánh của hãng TOYOTA

0909.232.620
0909.232.620
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Thiết kế hệ thống
Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống
Khối Nguồn
(pin)
Khối Điều Khiển
(Arduino Nano,
Module driver
L298N)
Khối
Động cơ
(motor,
bánh xe)
Khối Cảm
biến (cảm
biến gia tốc)
Hình 2.1:Sơ đồ khối của hệ thống

0909.232.620
0909.232.620
Chức năng của từng khối
Khối nguồn: Khối nguồn có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động,
ở đề tài này chúng ta sẽ sử dụng Pin để cấp nguồn cho hệ thống.
Khối cảm biến: Có chức năng thu thập dữ liệu, thu thập các thông số về góc
nghiêng của xe thông qua Module cảm biến gia tốc 6 bậc tự do MPU6050 sau đó nó
sẽ tự xử lý và tính toán rồi gửi dữ liệu về khối điều khiển
Khối điều khiển: Chúng ta sẽ sử dụng vi điều khiển Arduino Nano bởi vì nó dễ lập
trình, giá thành rẻ và thiết kế phần cứng cũng khá đơn giản. Đây là khối trung tâm
xử lý và điều khiển mọi hoạt động của xe, khối điều khiển có chức năng nhận dữ
liệu từ khối cảm biến, sau đó nó sẽ xử lý và xuất tín hiệu điều khiển ra các Port để
điều khiển động cơ thông qua Module driver L298N.
Khối động cơ: Khối động cơ sẽ nhận các tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển sau
đó nó sẽ di chuyển theo yêu cầu của khối điều khiển để giữ cho xe luôn ở trạng thái
cân bằng .

0909.232.620
0909.232.620
Thiết kế phần cứng
Sơ đồ mạch điện
Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện

0909.232.620
0909.232.620
Nguyên lý hoạt động của toàn hệ thống
Đầu tiên Module cảm biến gia tốc MPU6050 sẽ thu thập dữ liệu, các thông số về
góc nghiêng của xe và sau đó nó sẽ gửi dữ liệu và update dữ liệu liên tục về trung
tâm xử lý là vi điều khiển Arduino Nano, từ đó vi điều khiển sẽ xử lý dữ liệu và gửi
tín hiệu điều khiển về khối động cơ thông qua Module driver L298N để điều khiển
động cơ di chuyển theo yêu cầu của trung tâm điều khiển sao cho xe luôn giữ được
trạng thái cân bằng.
Thông số kỹ thuật của từng thiết bị
2.2.3.1 Vi điều khiển Arduio Nano
Hình 2.3: Sơ đồ chân của Arduino Nano
Thông số kỹ thuật:
 Vi điều khiển: ATmega328P
 Điện áp hoạt động: 5V
 Tần số hoạt động: 16 MHz

0909.232.620
0909.232.620
 Điện áp đầu vào khuyên : 7V - 12V DC
 Điện áp vào giới hạn : 6-20V DC
 Số chân Digital I/O : 14 (6 chân hardware PWM)
 Số chân Analog : 8
 Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi bootloader
 SRAM 2 KB (ATmega328)
 EEPROM 1 KB (ATmega328)
 Kích thước board : 0,73 x 1,70 (Inch)
2.2.3.2 Module cảm biến gia tốc 6 bậc tự do MPU6050
Cảm biến gia tốc 6 bậc tự do MPU6050 là loại cảm biến gia tốc phổ biến nhất trên
thị trường hiện nay, nó được dùng trong mạch với chức năng dùng để đo góc
nghiêng và gia tốc cho xe, để xe nhận biết được góc nghiêng và tự cân bằng, ưu
điểm của cảm biến này là quay với góc chính xác, ít phụ thuộc vào yếu tố bên
ngoài, giá thành rất thấp, chuẩn giao tiếp I2C nên lập trình cũng khá đơn giản, ngoài
ra thì nó cũng có nhược điểm là dễ bị trôi điểm gốc.

0909.232.620
0909.232.620
Thông số kỹ thuật
 Điện áp cung cấp: 3V đến 5V.
 3 góc con quay hồi chuyển với độ nhạy 131 LSBs/sps với các độ: ±250,
±500, ±1000 và ±2000 degree/sec.
 3 góc gia tốc kế với độ nhạy trong khoảng: ±2g, ±4g, ±8g và ±16g.
 MPU6050 có sẵn bộ đệm dữ liệu 1024 byte cho phép vi điều khiển phát lệnh
cho cảm biến, và nhận về dữ liệu sau khi cảm biến đã tính toán xong.
 Nhiệt độ hoạt động: -40 đến +85 độ C.
Sơ đồ chân
 VCC: Là chân nối nguồn từ 3V đến 5V.
 GND: Là chân nối GND.
 SCL: Là chân có chức năng tạo xung lock đồng bộ.
 SDA: Là chân có chức năng truyền nhận dữ liệu.
 XCL: Là chân xung clock khi có kết nối với cảm biến khác.
 AD0: Bit 0 của địa chỉ I2C.
 INT: Chân ngắt.
2.2.3.3 IC L298
Ic L298 dùng để điểu khiển tốc độ và đảo chiều 2 động cơ bánh xe
Hình 2.4:Module cảm biến gia tốc MPU6050

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.5:Sơ đồ chân IC L298
 Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V
 Dòng tối đa cho mỗi cầu H: 2A
 Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
 Dòng tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
 Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
 Nhiệt độ vận hành: -25 ℃ ~ +130 ℃
2.2.3.4 IC ổn áp LM7805
Dùng để ổn áp lại dòng điện của pin với mức đầu ra là 5V để cung cấp cho
Arduino Nano, cảm biến góc nghiêng MPU6050 và IC L298

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.6:Sơ đồ chân LM7805
 Điện áp đầu vào: 7 ~25V
 Điệp áp đầu ra: 4.8~5.2V
 Dòng đầu ra: 1.5A
 Dãi nhiệt độ 0~125 độ
2.2.3.5 Động cơ DC giảm tốc GA25-371
Động cơ DC giảm tốc là một bộ phận quan trọng trên mô hình xe, động cơ có chức
năng làm xe chuyển động, chạy tới, rẽ trái, rẽ phải, chạy lùi, hoặc theo một phương
hướng nào đó tùy theo yêu cầu của trung tâm điều khiển.

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.7: Động cơ DC
 Điện áp làm việc : 3-12V
 Dòng không tải: 120mA ( 12V)
 Công suất: 2W
 Moment xoắn: 1.2 kg.cm
 Dòng điện định mức: 3.5A
 Tải trọng: 8kg
 Tốc độ: 320 rpm/min

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.8: kích thước động cơ DC
2.2.3.6 Nguồn Pin
Pin là một loại linh kiện không thể thiếu trong mô hình xe, trong mô hình này dùng
2 pin để nối tiếp thành 7.5 đủ để cung cấp cho 2 motor và ic LM7805
Hình 2.9: PIN Li-Ion Panasonic NCR18650A

0909.232.620
0909.232.620
 Li-Ion Panasonic NCR18650A 6800mAh 3.7V - SH1933
 Loại SP : Pin sạc Lithium Ion (Li-Ion)
 Mã SP: Panasonic NCR18650A
 Dung lượng : 6800mAh
 Dòng xả : 10A
 Size : 18650
 Kích thước khoảng : 18mmx65mm/ viên
 Điện thế : 3.7V, khi sạc đầy có thể đạt đến 4.2v
2.2.3.7 Khung xe
Khung Robot đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc làm tăng khả năng hoạt
động ổn định của Robot, đặc biệt là đối với các loại Robot cân bằng. Yêu cầu cơ
bản nhất cho phần đế Robot là độ cứ vững và độ đồng phẳng “ tương đối “ trên địa
hình di chuyển, tất nhiên không phải địa hình di chuyển nào cũng giống nhau về
nhiều yếu tố như độ phẳng,độ ma sát trên bánh xe.
Hai mặt phẳng để đặt pin và các linh kiện cũng như mạch in được làm bằng mựa
mica.

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.10: Hình 3D mô phỏng (1)
Hình 2.11: Hình 3D mô phỏng (2)

0909.232.620
0909.232.620
Bản vẻ thiết kế

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.12: Bản vẻ kích thước Mô hình

0909.232.620
0909.232.620
Thiết kế phần mềm
Giới thiệu về 6 trục trong chuyển động
Hình 2.13:Hình miêu tả 6 trục

0909.232.620
0909.232.620
 Roll (liệng) - Yaw (hướng) - Pitch (chúc ngóc)
 Một máy bay có thể thực hiện 3 kiểu chuyển động. Nó có thể pitch, roll
và yaw.
 Pitch là kiểu chuyển động khi mũi của máy bay chúc lên trên hoặc chúi
xuống dưới. Chuyển động pitch diễn ra xung quanh trục ngang của máy
bay.
 Roll là kiểu chuyển động khi một trong hai cánh của máy bay liệng xuống
còn cánh còn lại thì liệng lên. Ví dụ, nếu máy bay đang roll sang bên trái
thì cánh trái sẽ liệng xuống còn cánh phải thì liệng lên. Chuyển động roll
diễn ra xung quanh trục dọc thân máy bay.
 Yaw là kiểu chuyển động khi mũi của máy bay di chuyển qua phải hoặc
qua trái. Chuyển động yaw diễn ra xung quanh trục thẳng đứng, vuông
góc với thân máy bay.
Mạch cầu H
Xét một cách tổng quát, mạch cầu H là một mạch gồm 4 "công tắc" được mắc
theo hình chữ H.
Hình 2.14:Mạch cầu H
Bằng cách điều khiển 4 "công tắc" này đóng mở, ta có thể điều khiển được dòng
điện qua động cơ cũng như các thiết bị điện tương tự.

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.15: Mạch cầu H khi đảo chiều
4 "công tắc" này thường là Transistor BJT, MOSFET hay relay. Tùy vào yêu cầu
điều khiển khác nhau mà người ta lựa chọn các loại "công tắc" khác nhau.
2. Mạch cầu H dùng transistor BJT
Mạch cầu H dùng transistor BJT là loại mạch được sử dụng khá thông dụng cho
việc điều khiển các loại động cơ công suất thấp. Lí do đơn giản là vì transistor
BJT thường có công suất thấp hơn các loại MOSFET (relay thì không phải bàn
rồi), đồng đời cũng rẻ và dễ tìm mua, sử dụng đơn giản.
Đây là sơ đồ tổng quát của một mạch cầu H sử dụng transistor BJT.

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.16:Mạch cầu H sử dụng transistor BJT
Trong sơ đồ này, A và B là 2 cực điều khiển. 4 diode có nhiệm vụ triệt tiêu dòng
điện cảm ứng sinh ra trong quá trình động cơ làm việc. Nếu không có diode bảo
vệ, dòng điện cảm ứng trong mạch có thể làm hỏng các transistor.
Transistor BJT được sử dụng nên là loại có công suất lớn và hệ số khếch đại lớn.
3. Nguyên lí hoạt động của mạch cầu H
Theo như sơ đồ trên, ta có A và B là 2 cực điều khiển được mắc nối tiếp với 2
điện trở hạn dòng, Tùy vào loại transistor bạn đang dùng mà trị số điện trở này
khác nhau. Phải đảm bảo rằng dòng điện qua cực Base của các transistor không
quá lớn để làm hỏng chúng. Trung bình thì dùng điện trở 1k Ohm.
Ta điều khiển 2 cực này bằng các mức tín hiệu HIGH, LOW tương ứng là 12V
và 0V.
Nhớ lại rằng:
Transistor BJT loại NPN mở hoàn toàn khi điện áp ở cực Base bằng điện áp ở
cực Collector, trong mạch đang xét hiện tại là 12V.
Transistor BJT loại PNP mở hoàn toàn khi điện áp ở cực Base bằng 0V.

0909.232.620
0909.232.620
Với 2 cực điều khiển và 2 mức tín hiệu HIGH/LOW tương ứng 12V/0V cho mỗi
cực, có 4 trường hợp xảy ra như sau:
A ở mức LOW và B ở mức HIGH
Ở phía A, transistor Q1 mở, Q3 đóng. Ở phía B, transistor Q2 đóng, Q 4 mở. Dó
đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q1, qua động cơ đến
Q4 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều thuận. Bạn để ý các cực (+)
và (-) của động cơ là sẽ thấy.
Bạn có thể hình dung dòng điện trong mạch nó như thế này
Hình 2.17:Mạch cầu H
A ở mức HIGH và B ở mức LOW
Ở phía A, transistor Q1 đóng, Q3 mở. Ở phía B, transistor Q2 mở, Q 4 đóng. Dó
đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q2, qua động cơ đến
Q3 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều ngược.
Bạn có thể hình dung dòng điện trong mạch nó như thế này
Hình 2.18: Mạch cầu H

0909.232.620
0909.232.620
A và B cùng ở mức LOW
Khi đó, transistor Q1 và Q2 mở nhưng Q3 và Q4 đóng. Dòng điện không có
đường về được GND do đó không có dòng điện qua động cơ - động cơ không
hoạt động.
A và B cùng ở mức HIGH
Khi đó, transistor Q1 và Q2 đóng nhưng Q3 và Q4 mở. Dòng điện không thể
chạy từ nguồn 12V ra do đó không có dòng điện qua động cơ - động cơ không
hoạt động.
Như vậy, để dừng động cơ, điện áp ở 2 cực điều khiển phải bằng nhau.
Điều khiển tốc độ động cơ
Bạn chỉ cần thay đổi điện áp đặt vào 2 cực điều khiển của mạch cầu H.
Để ý rằng:
Hiệu điện thế giữa 2 cực điều khiển càng lớn thì động cơ chạy càng nhanh.
Động cơ chạy theo chiều thuận khi điện áp ở A nhỏ hơn B và ngược lại.
Thuật toán điều khiển
Bắt đầu
Lấy dữ liệu góc
nghiêng trên robot
từ cảm biến
Tính toán sai số giữa
góc nghiêng khi robot cân
bằng và góc nghiêng hiện
tại trên robot
Giá trị sai
lệch vị trí =0?
Điều khiển robot về
vị trí ban đầu

0909.232.620
0909.232.620
Thuật toán điều khiển PID.
.Giới thiệu về thuật toán PID
Một bộ điều khiển PID (PID controller) là một bộ phận điều khiển phản hồi kín
được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Bộ điều
khiển PID sẽ cố gắng sửa sai số giữa biến hệ thống (process variable) đo được
với điểm đặt trước (set point) bằng cách tính toán và đưa ra lệnh điều khiển tác
động vào tiến trình một cách nhanh chóng và chuẩn xác, nhằm giữ cho sai số
luôn ở mức thấp nhất .
Tính toán điều khiển PID (hay còn gọi là thuật toán PID) liên quan đến 3 tham
số riêng biệt: tham số tỉ lệ, tham số tích phân và tham số vi phân. Tham số tỉ lệ
Hình 2.19: Thuật toán điều khiển

0909.232.620
0909.232.620
ảnh hưởng tới tác động bù trừ cho sai số hiện tại. Tham số tích phân quyết định
tác động dựa trên tổng các sai số, và tham số vi phân điều chỉnh tác động dựa
vào mức thay đổi của sai số. Kết quả tổng cộng của cả 3 tác động này sẽ được sử
dụng để điều chỉnh tiến trình qua các thành phần điều khiển như vị trí của van
hay dòng áp của nguồn điện cấp cho hệ thống đốt nóng.
Bằng cách điều chỉnh 3 tham số trong thuật toán PID, bộ điều khiển có thể đưa
ra các tác động phù hợp với yêu cầu cụ thể của tiến trình cần điều khiển. Đáp
ứng của hệ thống có thể được mô tả bằng khả năng điều chỉnh khi có sai số, mức
độ tăng vọt khỏi điểm thiết đặt và mức độ dao động của hệ thống.
Một số ứng dụng chỉ cần sử dụng một hay hai tham số để điều khiển. Lúc đó bộ
điều khiển PID thường được gọi là bộ điều khiển PI, PD hay P, I tương ứng với
các tham số dùng để điều khiển. Bộ điều khiển PI thường hay được sử dụng
trong thực tế, do tác động vi phân thường hay nhạy cảm với nhiễu của các phép
đo, và nếu không có tác động tích phân thì hệ thống thường không đạt được
trạng thái cần đặt do giới hạn thực tế của các thành phần điều khiển.
Đầu ra của bộ điều khiển PID thường là một biến điều khiển (manipulated
variable - MV). Ta có thể viết:
𝑀𝑉(𝑡) = 𝑃𝑜𝑢𝑡 + 𝐼𝑜𝑢𝑡 + 𝐷𝑜𝑢𝑡
Trong đó Pout, Iout và Dout lần lượt là tác động của các thành phần tỉ lệ, tích
phân và vi phân.
Thành phần tỉ lệ (hay đôi khi còn được gọi là thành phần khuếch đại - gain) làm
cho đầu ra thay đổi tỉ lệ với sai số tức thời. Đáp ứng tỉ lệ có thể được thay đổi
bằng cách điều chỉnh hệ số tỉ lệ Kp:
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝐾𝑝𝑒(𝑡)
Trong đó e là sai số, e = SP – PV với SP là điểm đặt trước, PV là biến trạng thái.

0909.232.620
0909.232.620
Hệ số tỉ lệ càng lớn sẽ làm cho biến điều khiển thay đổi càng lớn khi có thay đổi
sai số. Nếu hệ số tỉ lệ quá lớn sẽ làm cho hệ thống mất ổn định hay dao động.
Ngược lại, hệ số tỉ lệ nhỏ sẽ làm cho biến điều khiển thay đổi quá ít khi sai số
lớn, dẫn đến 1 hệ thống đáp ứng chậm. Nếu hệ số tỉ lệ quá bé sẽ dẫn đến việc
biến điều khiển quá nhỏ để có thể phản ứng lại các thăng giáng của hệ thống.
Khi không có thay đổi, một bộ điều khiển hoàn toàn tỉ lệ sẽ không đưa hệ thống
về được trạng thái thiết đặt trước, mà sẽ giữ ở một trạng thái cân bằng với sai số
phụ thuộc vào hệ số tỉ lệ và độ tăng ích của tiến trình. Mặc dù vậy, cả về lý
thuyết điều chỉnh và thực tế trong công nghiệp đều cho thấy thành phần tỉ lệ
thường nên đóng vai trò chính trong việc làm thay đổi đầu ra của hệ thống.
Hình 2.20: Tác động của hệ số tỉ lệ tới đầu ra của hệ thống
Thành phần tích phân tỉ lệ với cả độ lớn của sai số lẫn thời gian kéo dài của sai
số. Các sai số trước kia sẽ được tích luỹ và thêm vào đầu ra biến điều khiển sau
khi nhân với hệ số tích phân Ki:

0909.232.620
0909.232.620
𝐼𝑜𝑢𝑡 = 𝐾𝑖 ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡
𝑡
0
Thành phần tích phân giúp tăng tốc quá trình tiến trình đạt được trạng thái thiết
đặt và loại bỏ lỗi ở trạng thái cân bằng ở bộ điều khiển hoàn toàn tỉ lệ. Tuy nhiên
do thành phần tích phân là tích luỹ của sai số từ trước nên nó có thể khiến cho
trạng thái hiện tại bị vượt quá trạng thái thiết đặt (overshot) và dẫn đến mất ổn
định của hệ thống.
Hình 2.21: Tác động của hệ số tích phân tới đầu ra của hệ thống
Tốc độ thay đổi sai số của tiến trình được tính bằng cách xác định độ dốc của sai
số theo thời gian (đạo hàm bậc nhất của sai số theo thời gian), và nhân với hệ số
vi phân Kd.
𝐷𝑜𝑢𝑡 = 𝐾𝑑
𝑑
𝑑𝑡
𝑒(𝑡)
Thành phần vi phân làm giảm tốc độ thay đổi của biến điều khiển khi hệ thống
gần đạt được trạng thái thiết đặt. Vì vậy thành phần tỉ lệ được dùng để giảm độ
vượt quá gây nên bởi thành phần tích phân và cải thiện độ ổn định của hệ thống.
Tuy nhiên thành phần vi phân sẽ khuếch đại nhiễu, do vậy nó rất nhạy cảm với

0909.232.620
0909.232.620
nhiễu của đầu vào bộ điều khiển, và có thể khiến cho hệ thống trở nên mất ổn
định khi nhiễu và hệ số vi phân đủ lớn.
Hình 2.22: Tác động của hệ số vi phân tới đầu ra của hệ thống
Như vậy, nếu gọi u(t) là đầu ra của bộ điều khiển PID thì thuật toán PID có thể
được biểu diễn dưới dạng
𝑢(𝑡) = 𝑀𝑉(𝑡) = 𝐾𝑝𝑒(𝑡) + 𝐾𝑖 ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡
𝑡
0
+ 𝐾𝑑
𝑑
𝑑𝑡
𝑒(𝑡)
Hình 2.23: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID

0909.232.620
0909.232.620
Lựa chọn bộ thông số PID
Nếu các tham số PID (tỉ lệ, tích phân và vi phân) không được lựa chọn thích
hợp, tiến trình cần điều khiển có thể bị mất ổn định, đầu ra bị phân kì và có thể kèm
theo dao động, và chỉ bị giới hạn bởi sự bão hoà hoặc nứt gãy cơ khí. Điều chỉnh hệ
điều khiển là công việc đặt các thông số tỉ lệ, tích phân và vi phân về các giá trị tối
ưu để có đáp ứng đầu ra theo mong muốn .
Đáp ứng tối ưu của tiến trình thay đổi theo từng ứng dụng. Một số tiến trình
không cho phép đầu ra bị vượt quá điểm đặt, ví dụ như vì lý do an toàn. Một số tiến
trình lại cần giảm thiểu năng lượng cần thiết để đầu ra đạt được điểm đặt mới.
Thông thường, sự ổn định của đáp ứng đầu ra là cần thiết và tiến trình không được
phép dao động trong bất kỳ điều kiện nào và với bất kỳ điểm đặt nào. Một số tiến
trình có độ phi tuyến nhất định, và có thể các tham số làm việc tốt ở điều kiện đầy
tải sẽ không làm việc được khi tiến trình bắt đầu ở tình trạng không tải.
Có nhiều phương pháp để điều chỉnh hệ PID. Phương pháp hiệu quả nhất
thường yêu cầu tìm ra một mô hình toán học cho tiến trình, sau đó chọn P, I và D
dựa trên các thông số động trong mô hình đó. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có
thể xây dựng được mô hình phù hợp cho tiến trình một cách nhanh chóng hoặc
không tốn kém nên các phương pháp điều chỉnh bằng tay vẫn được sử dụng phổ
biến trong thực tế. Các phương pháp thường hay được dùng là: điều chỉnh bằng tay,
phương pháp Ziegler – Nichols, sử dụng công cụ phần mềm và phương pháp
Cohen – Coon.
Phương pháp điều chỉnh bằng tay thường bắt đầu bằng việc đặt các tham số Ki
và Kd bằng 0. Sau đó tăng Kp đến khi hệ thống bắt đầu dao động. Tại đó, Kp sẽ
được đặt lại bằng khoảng ½ giá trị này, tiếp tục tăng Ki đến khi bù hết được độ sai
số khi ở trạng thái cân bằng và hệ thống đạt được điểm đặt với tốc độ hợp lý. Tiếp

0909.232.620
0909.232.620
đó là điều chỉnh Kd nếu cần đến khi hệ thống đạt được điểm đặt với thời gian đủ
ngắn khi tải bị thay đổi hoặc có nhiễu loạn trong hệ thống. Tuy nhiên nếu đặt Kd
quá cao có thể dẫn đến phản ứng quá lớn và bị vượt mức đặt hoặc dẫn đến hệ thống
mất ổn định. Một hệ PID có tốc độ đáp ứng nhanh thường được điều chỉnh để hơi
vượt mức một chút để có thể đạt được mức đặt nhanh hơn. Tuy nhiên một số tiến
trình không cho phép bị vượt mức, yêu cầu phải điều khiển “bù quá mức”, với hệ số
Kp được đặt thấp hơn nhiều giá trị làm hệ thống bắt đầu dao động. Lợi thế của
phương pháp là có thể đạt được một hệ thống có đáp ứng đầu ra như ý muốn, và
không nhất thiết phải có mô hình toán học chi tiết của hệ thống. Tuy nhiên nhược
điểm của phương pháp này là mất nhiều thời gian và cần có chuyên gia có nhiều
kinh nghiệm.
Một phương pháp điều chỉnh khác thường được biết đến với tên phương pháp
Ziegler – Nichols. Trong phương pháp này, đầu tiên Ki và Kd được đặt bằng 0. Kp
sẽ được tăng đến một giá trị tới hạn Kc, ở đó đầu ra của hệ thống bắt đầu dao động.
KC và chu kỳ dao động PC sẽ được sử dụng để đặt các tham số còn lại như sau:
 KP = 0.6 KC
 Ki = 2Kp / PC
 Kd = KpPc / 8
Phương pháp này cho kết quả tương đối tốt cho một hệ PID đa năng, và không
yêu cầu mô hình toán học tốt cũng như nhân lực có kinh nghiệm, tuy nhiên với các
yêu cầu cụ thể thì thường nó không đạt được kết quả tối ưu.
Nhiều xí nghiệp hiện đại giờ đây chuyển sang sử dụng các phần mềm điều chỉnh
PID và tối ưu hoá điều khiển để đảm bảo có các kết quả đảm bảo. Các chương trình
này sẽ thu thập số liệu, thiết kế mô hình hệ thống, và gợi ý các điều chỉnh tối ưu.
Một số chương trình còn có thể tự điều chỉnh hệ thống bằng cách thu thập các số
liệu khi thay đổi điểm đặt.

0909.232.620
0909.232.620
Các phương pháp điều chỉnh PID toán học thường thay đổi điểm đặt hoặc tạo
nên một thay đổi xung trong hệ thống, sau đó dựa vào phân tích tần số của đáp ứng
xung để thiết kế hệ PID. Trong các tiến trình có thời gian đáp ứng lớn (như các ứng
dụng liên quan đến nhiệt), thường sử dụng các phương pháp điều chỉnh PID toán
học vì các phương pháp thử và sai có thể mất vài ngày mới đạt được một bộ giá trị
tham số để hệ thống ổn định. Các giá trị tối ưu thường khó có thể xác định bằng các
phương pháp toán học. Một số các bộ điều khiển số tích hợp khả năng tự điều chỉnh
để hệ thống dần dần tự tìm lấy các giá trị tham số tối ưu.
Yêu cầu của hệ thống khi hoạt động là phải đảm bảo đạt được vị trí đặt trước.
Trong quá trình thử nghiệm, khi đạt được vị trí động cơ dừng chuyển động và tải
trọng của vật thử nghiệm sẽ làm các cơ cấu trượt xuống dẫn đến không đạt được
yêu cầu. Đồng thời khi đạt được vị trí, hệ không được phép dao động nên phương
pháp Ziegler – Nichols không đáp ứng được nhu cầu, đồng thời mô hình toán học
của hệ thống không đủ chi tiết để có thể tính toán các hệ số theo mô hình toán, do
vậy phương pháp được sử dụng là phương pháp điều chỉnh bằng tay. Để thuận tiện
cho việc quan sát và thu thập số liệu đáp ứng xung của hệ thống, ứng dụng có sẵn
của Arduino IDE là Serial Monitor và Serial
Plotter giúp cho việc điều chỉnh được đơn giản và chính xác hơn.
Giới thiệu về Arduino IDE
Arduino IDE là một trình biên dịch dành cho tất cả các board Arduino cũng như các
vi điều khiển ATmega328P, ATmega2560… và ngôn ngữ C là ngôn ngữ chính
được dùng trong trình biên dịch này, và trong đề tài này trình biên dịch Arduino

0909.232.620
0909.232.620
IDE sẽ được sử dụng để viết chương trình điều khiển cho xe.
Hình 2.24: Logo và giao diện chính của Arduino IDE
Khởi tạo một chương trình
Khi bắt đầu lập trình chúng ta phải khởi động giao diện lập trình trên Arduino, giao
diện lập trình có các chức năng chính được mô tả như hình dưới đây:

0909.232.620
0909.232.620
Hình 2.25: Chức năng các Menu chính
Trong giao diện lập trình thì chúng ta cần chú ý các bước căn bản sau đây:
Bước 1: Tạo file biên dịch mới.
Bước 2: Lưu file code.
Bước 3: Lập trình code điều khiển.
Bước 4: Biên dịch file để kiểm tra lỗi.
Bước 5: Nạp chương trình vào vi điều khiển.

0909.232.620
0909.232.620
Trong phần mềm Arduino IDE có hỗ trợ các thư viện và ví dụ mở với các chủ đề
khác nhau, ta muốn sử dụng ví dụ nào thì có thể thao tác như hình bên dưới:
Cấu trúc của một chương trình trong phần mềm Arduino IDE
Chương trình trong phần mềm Arduino IDE có thể được chia ra làm ba phần là: Cấu
trúc (structure), phần biến (variable) và hằng số (constant), phần hàm và thủ tục
(function).
Hình 2.26:Mở chương trình mẫu trong Arduino

0909.232.620
0909.232.620
Các chương trình được viết bằng phần mềm Arduino IDE thường sẽ xoay quanh 2
hàm chính đó là hàm setup() – void setup() và hàm loop() – void loop(). Hàm void
setup() dùng để khai báo các cài đặt ban đầu của chương trình như khai báo các
chân ngõ vào, chân ngõ ra hay thiết đặt tốc độ baud khi giao tiếp nối tiếp và chỉ
chạy chương trình một lần duy nhất. Còn hàm void loop() thì được hiểu như là một
chương trình chính, thực hiện các chức năng, thao tác, hoặc công việc mà người sử
dụng đã lập trình và được lặp đi lặp lại liên tục.
Hình 2.27:Cấu trúc một chương trình trong Arduino
IDE

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TEL: 0909.232.620
THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
Hình 3.1:Mô hình thực tế

Môi trường thử nghiệm
Mô hình xe robot hai bánh tự cân bằng được thí nghiệm đặt trong phòng trọ, nhiệt
độ khoảng 290
𝐶, không có gió.
Mặt phẳng thí nghiệm là nền gạch hoa không có vật cản.
Kịch bản
Thiết kế mô hình và kết nối Arduino Nano với máy tính và tiến hành nạp CODE
khi nạp code thành công màn hình máy tính sẽ hiễn thị chương trình dưới
Hình 3.2: Hiển thị trạng thái của MPU6050 trên IDE
Nếu robot hoàn toàn cân bằng, giá trị đầu ra sẽ bằng 0. Khi đó giá trị hiển thị sẽ là
“S”.
Giá trị đầu vào là giá trị hiện tại từ cảm biến MPU6050. Bảng chữ cái của “F” biểu
thị rằng bot đang di chuyển về phía trước và bản “R” thể hiện rằng bot ngược lại.
Chọn phương pháp thử nghiêm chọn bằng tay.
Đặt tất cả các giá trị P, I, D về 0.

Tăng dần giá trị P cho đến khi robot bắt đầu dao động qua lại xung quanh điểm cân
bằng nhưng robot vẫn không bị ngã.
Tăng dần giá trị D cho đến khi robot không còn dao động. Lúc này, robot hoạt động
tương đối ổn định nhưng sẽ bị khựng khựng khi bị tác động bằng tay.
Tăng dần giá trị I từ từ cho đến khi hệ thống hoạt động ổn định mượt mà ngay cả
khi đẩy mạnh robot về một phía. Nếu giá trị biến trở I lớn nó sẽ làm cho robot đáp
ứng chậm.
Kết quả thử nghiệm
Sau rất nhiều lần lựa chọn các thông số và đặt lại rất nhiều lần thì e đã chọn được 3
thông số:
 Kp = 21
 Kd = 0.8
 Ki = 14
Với 3 thông số này thì robot của e đã có thể đứng cân bằng nhưng vẫn còn có phần
hơi đảo
Hình 3.3: Mô hình xe đã cân bằng

Xét tính ổn định của 3 thông số đã chọn
Trong phòng
Thứ tự thử nghiệm Thành công Thất bại
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
x
8
x
9
x
10
x
11
x
12
x
13
x
14
x
15
x
16
x
17
x
18
x
19
x
20
x
21
x
22
x
23
x
24
x
25
x
26
x
27
x
28
x
29
x
30
x
Bảng 1: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm trong nhà

Ngoài trời
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
x
8
x
9
x
10
x
11
x
12
x
13
x
14
x
15
x
16
x
17
x
18
x
19
x
20
x
21
x
22
x
23
x
24
x
25
x
26
x
27
x
28
x
29
x
30
x
Bảng 2: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm ngoài trời

Tác động nhẹ bên ngoài
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
x
8
x
9
x
10
x
11
x
12
x
13
x
14
x
15
x
16
x
17
x
18
x
19
x
20
21
x
22
x
23
x
24
x
25
x
26
x
27
x
28
x
29
x
30
x
Bảng 3: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm tác động nhẹ

Nhận xét
Với 3 thông số đã chọn và nhiều lần thử nghiệm ở nhiều môi trường khác nhau cho
thấy với hệ thống này sử dụng thuật toán PID khá ổn định
Với điều kiện trong nhà không gió thì hầu như mọi lần thử nghiệm đều thành công
cho thấy hệ thống hoạt động tốt
Ở điều kiện ngoài trời thì vì một số điều kiện khác quan như là gió,bệ mặt vận hành
đã làm cho xe vài lần ngã
Với tác động nhẹ vào xe cụ thể như là dùng tay đây nhẹ thì vẫn cho thấy được hệ
thống hoạt động tốt. thuật toán PID đã xử lý để xe đáp ứng để giữ cân bằng lại.
Giải thích kết quả
Với kết quả đã được chọn thì robot đã có thể đã cân bằng nhưng còn hơi đảo
Thuật toán chưa thực sự tối ưu với mô hình của e hiện tại, và còn 1 vài yếu tố khác
nữa như gia tốc của xe, độ bám, ma sát..
Nhưng vì đã có thể tự cân bằng nên e chấp nhận lấy 3 hệ số ở trên.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Kết luận
- Mạch được thiết kế và thi công đúng với yêu cầu đề tài đặt ra.
- Hiểu rõ và nắm được phương pháp điều khiển cho mô hình xe hai bánh tự
cân bằng.
- Trong khoảng góc nghiêng từ 150 độ đến 200 độ thì xe có thể tự cân bằng.
- Những hạn chế trong quá trình thực hiện:
- Để xe có thể tự cân bằng được cần tốn rất nhiều thời gian để làm thí nghiệm
thử sai.
- Xe cân bằng được nhưng vẫn chưa đứng yên được một chỗ.
 Hướng phát triển
- Có thể thay đổi các khối động cơ và khung xe để xe hoạt động tốt hơn và ổn
định hơn.
- Có thể dùng thêm bộ encoder để xe hoạt động ổn định
- Có thể tích hợp thêm nhiều cảm biến khác trên xe để đáp ứng nhiều mục
đích sử dụng khác nhau.

ROBOT 2 BÁNH TỰ CÂN BẰNG THUẬT TOÁN PID.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to ROBOT 2 BÁNH TỰ CÂN BẰNG THUẬT TOÁN PID.docx

Similar to ROBOT 2 BÁNH TỰ CÂN BẰNG THUẬT TOÁN PID.docx (12)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

ROBOT 2 BÁNH TỰ CÂN BẰNG THUẬT TOÁN PID.docx