Elektryczny Pojazd Balansujący - realizacja praktyczna

W artykule opisano zasadę działania oraz budowę Elektrycznego Pojazdu Balansującego. Zbudowany pojazd został skonstruowany przez studentów Koła Naukowego Techniki Mikroprocesorowej w Energoelektronice, którzy zostali zainspirowani seryjnie produkowanym pojazdem. W artykule omówiony został zaprojektowany i wykonany układ sterujący, którego głównymi elementami są czujniki MEMS. Przedstawiono w nim opracowany algorytm sterujący pracą silników elektrycznych odpowiedzialnych za poruszanie się pojazdu i utrzymywanie pozycji pionowej.

This paper presents the Electric Balancing Vehicle, which has been designed based on the standard Personal Transporter produced by Segway®. This vehicle is unstable, because of the fact that its centre of gravity is above the axis of rotation, which causes the effect of an inverted pendulum (Fig. 1). In order to hold the vehicle in a vertical position (Y axis in Fig. 1a), it is necessary to provide the continuous, active regulation by proper control of a torque to the wheels. Fig. 2 shows the block diagram of the control system, where control of the inclination angle is the primary control loop. The method of determining the angle of the platform is shown in Fig. 5. The main part of the vehicle control system (Figs. 3 and 4) is a 32-bit Micro-controller STM32F103 from STMicroelectronis. Its main tasks are: collecting data from voltage and current MEMS sensors, executing the control algorithm (Fig. 2) and controlling the electric motors. The wheel drive uses two DC brushed motors with permanent magnets (each of 750W power), controlled by DC/DC converters (Fig. 6) with the option of returning the energy to batteries during a braking process. The data such as angle and motor currents are sent through a Bluetooth module to a PC and displayed in LabVIEW (Fig. 9).