Konstruktion och reglering av inverterad pendel

Sammanfattning: Syftet med projektet är att konstruera en inverterad pendel som sedan med hjälp av reglertekniska metoder ska stabiliseras. De linjära regulatorer som prövats är Proportionell, Integrerande och Deriverande (PID) -regulatorn och Linnear Quadratic Gaussian (LQG) -regulatorn som båda är populära och beprövade i industrin. PID-regulatorn är den absolut mest använda regulatorn medan LQG-regulatorn är mer raffinerad och i vissa avseenden en optimal regulator. Regulatorerna programmerades in i mikrokontrollern Arduino Nano som skickar signaler till en motordrivare som styr den stegmotor som ska balansera pendeln. Mycket av arbetet har handlat om att skapa en uppställning som tillåter goda förutsättningar för att pröva regulatorerna. I uppställningen finns delar som utformats i Computor-Aided design (CAD) -verktyget OpenSCAD och skrivits ut på en 3D-skrivare. Den givare vi använt för att mäta pendelns vinkel är en potentiometer infäst i dessa 3D-utskrivna delar. Motorn kunde styras till sin maximala kapacitet och en uppställning har skapats. Dock skulle en starkare motor och en mer robust uppställning möjliggöra en avsevärt bättre reglering. Regulatorerna klarade inte av att stabilisera systemet mer än ett fåtal sekunder, detta bland annat pågrund av tidsbrist till att justera regleringsvariablerna.