Download
1 / 19
190 likes | 438 Views
בקרת נסיעה של רובוט באמצעות Fuzzy Logic. מאת גיא יונה בהנחיית דר' ראובן גרנות. רקע לפרויקט. במחלקה להנדסה חקלאית התארגנה קבוצה להפעלת רכב חשמלי אוטונומי (4 גלגלי) למשימות חקלאיות בשדה תירס. שלב ראשון: תכנון בקר HLC להפעלת הרכב. בעיות בצוות: בעיות חומרה: בקרי הסרוו עדיין בשלבי פיתוח.
E N D
בקרת נסיעה של רובוט באמצעות Fuzzy Logic מאת גיא יונה בהנחיית דר' ראובן גרנות
רקע לפרויקט • במחלקה להנדסה חקלאית התארגנה קבוצה להפעלת רכב חשמלי אוטונומי (4 גלגלי) למשימות חקלאיות בשדה תירס. • שלב ראשון: תכנון בקר HLC להפעלת הרכב. • בעיות בצוות: • בעיות חומרה: בקרי הסרוו עדיין בשלבי פיתוח. • התקדמות איטית במשימות המשנה. • משימתי: תמיכה כללית מהיבט הבקרה, וחומרה אלקטרונית.
הוחלט להגדיר את המשימה עבור רכב הנמצא בהישג ידי, בעל הנעה דיפרנציאלית. מגמה כללית שהפתרון יהיה ניתן להסבה לפרויקט המתבצע בהנדסה חקלאית. הגדרת הפרוייקט: הדגמה של נסיעת רובוט in-door בהיגוי דיפרנציאלי.
רובוט מעבדתי תנועה במסלול כללי אי-חריגה מחצי מרחק בין הגלגלים מהירות יחסית איטית => תנועה לאורך קווים ישרים וסיבוב במקום. אודומטריה תכנון תנועה יעיל פרויקט בהנ. חקלאית תנועה בקווים ישרים אי-חריגה מרוחב השביל בשדה תירס תנועה יחסית איטית – הרכב מבצע עבודה החיישנים: מצלמה בלבד דרישות הבקרה שלי היא בחירת המהירות המתאימה לקטעי המסלול השונים.
שכבות הבקרה • Low Level Control (Servo): בקר פרופורציונלי ספרתי. אות הכניסה: מהירות רצויה. אות יציאה: מתח אפקטיבי למנוע. • High Level Control: בקר פאזי (חוג פתוח) כניסה: מסלול נסיעה רצוי. יציאות: מהירויות רצויות עבור כל גלגל כל אחד מהבקרים מומש על גבי מעבד נפרד.
משימות משנה הרובוט, בעל הנעה דיפרנציאלית, צריך להיות מסוגל: • להסתובב בזוית נתונה • לנוע בקו ישר באורך נתון • לעצור כמו כן על התוכנה להיות מתאימה לסגירת החוג ע"י חיישנים אופציונליים אחרים.
משאבים • פלטפורמת רכב דיפרנציאלי בעל אנקודרים המוצבים על צירי המנועים (הרובוט בעל חיישנים ומערכות נוספות, שאינן בשימוש). • מיקרו-בקר HC12 של מוטורולה. • מחשב לוח-בודד 586core של Compulab. • סביבות פיתוח: AxIDE, Visual Studio 6.0. • ספריית תוכנה FFLL לתכנות פאזי ב-C++.
שלבים בביצוע הפרויקט • התאמת חומרת הרובוט לפעילות הצפויה. • כתיבת בקר LLC פרופורציונלי עבור מהירות הגלגלים. • יצירת פרוטוקול תקשורת טורית בין הבקר למחשב • הכרת ספרית FFLL והתאמת תוכנת הרובוט אליה. • תכנון ותכנות בקר Fuzzy Logic עבור המשימה • ביצוע ניסויים ובדיקת פעילות הבקר.
קובץ מסלול בקרת נסיעה Fuzzy Logic + + מנוע שמאל מנוע ימין K K - - אנקודר אנקודר LLC מנועים חיישנים דיאגרמת המערכת
מאפייני בקר המהירות • בקר פרופורציונלי (מקדם 0.25 הכולל המרת יח') • זהה עבור שני המנועים • בקרה ספרתית במרווחי דגימה של 8.125ms. • סגירת החוג הינה ע"י מדידת גודל הסיבוב שעבר ציר המנוע בכל מרווח דגימה. • ממומש בשפת אסמבלי על בקר מסוג HC12 של מוטורולה.
קווים מנחים לתכן הבקר הפאזי • יש להתחיל נסיעה במהירות נמוכה • לא רצוי להאיץ או להאט בפתאומיות • יש להאט מראש לפני פנייה, וככל שהיא חדה יותר יש להאט מוקדם יותר. • יש להתאים את מהירות הנסיעה לסוג הקרקע.
החוקים הפאזיים – נסיעה ישרה • אם המרחק קצר וגם המהירות נמוכה => מהירות נמוכה • אם המרחק קצר וגם המהירות בינונית => מהירות נמוכה • אם המרחק קצר וגם המהירות גבוהה => מהירות בינונית • אם המרחק בינוני וגם המהירות נמוכה => מהירות בינונית • אם המרחק בינוני וגם המהירות בינונית => מהירות בינונית • אם המרחק בינוני וגם המהירות גבוהה => מהירות בינונית • אם המרחק ארוך וגם המהירות נמוכה => מהירות בינונית • אם המרחק ארוך וגם המהירות בינונית => מהירות גבוהה • אם המרחק ארוך וגם המהירות נמוכה => מהירות גבוהה
החוקים הפאזיים – סיבוב במקום • אם הזוית קטנה וגם המהירות נמוכה => מהירות נמוכה • אם הזוית קטנה וגם המהירות בינונית => מהירות נמוכה • אם הזוית קטנה וגם המהירות גבוהה => מהירות בינונית • אם הזוית בינונית וגם המהירות נמוכה => מהירות בינונית • אם הזוית בינונית וגם המהירות בינונית => מהירות בינונית • אם הזוית בינונית וגם המהירות גבוהה => מהירות בינונית • אם הזוית גדולה וגם המהירות נמוכה => מהירות בינונית • אם הזוית גדולה וגם המהירות בינונית => מהירות גבוהה • אם הזוית גדולה וגם המהירות נמוכה => מהירות גבוהה
מסקנות • ניתן לקבל בקרת מסלול טובה ע"י בקר פאזי מהסוג שהוצג בפרויקט. • יש צורך בכיול רב כדי להגיע לתוצאות משביעות רצון במהלך תכן פאזי. • ניתן להסתפק במערכת 3 terms על מנת לפתור את הבעיה שהוצגה. • ספרית התוכנה FFLL מהווה פתרון חלקי מאוד עבור תכן מערכות פאזיות, ואינה נוחה לשימוש. • ניתן לסגור את חוג בקרת המסלול ע"י חיישני אודומטריה או מצלמה. תוספת חוקים לבקר הפאזי הינה פשוטה מאוד. • לא התייחסתי לתזוזת הקרקע. לשם כך יש לטפל בבעיית הלוקליזציה.
