Apakah mungkin untuk memindahkan dan menstabilkan robot roda dua tanpa giroskop?

Dengan robot roda dua seperti ini , saya berhasil menstabilkannya sambil tetap diam. Ini dilakukan dengan menggunakan sistem kontrol umpan balik digital dengan membaca posisi roda untuk menentukan posisi, dan gaya gerak balik alami alami dari motor roda digunakan dalam loop umpan balik untuk menentukan kecepatan. Itu tetap stabil dengan kontroler PID, yang dirancang menggunakan algoritma root locus untuk membuatnya tetap stabil dan memodulasi parameter kinerja (seperti persen overshoot, waktu penyelesaian, dll.). Saya ingin mencoba membuatnya stabil sambil mendorongnya ke depan secara bersamaan, tetapi saya tidak tahu bagaimana cara mendesain pengontrol linier yang bisa melakukan itu. Apakah mungkin untuk mendorong kedua robot ke depan dan tetap stabil menggunakan pengontrol umpan balik pada roda, atau apakah giroskop diperlukan?

Anda dapat menggunakan cara lain untuk mengukur orientasi, seperti akselerometer, pelacakan penanda optik, atau sensor kedalaman yang diarahkan ke lantai.

Jika Anda berhasil membuatnya stabil dalam konfigurasi stasioner, saya tidak benar-benar melihat bagaimana itu akan jauh lebih sulit untuk membuatnya stabil untuk kecepatan konstan. Dari sudut pandang model sistem itu akan secara efektif menjadi hal yang sama bar beberapa offset kecepatan. Jika transisi antara kecepatan tidak terlalu besar, ia harus berada dalam kisaran gangguan sistem alami.

Anda memerlukan beberapa sensor untuk mendeteksi keadaan sistem.

Pertama-tama linearkan sistem ke dalam bentuk ruang keadaan, lalu pertimbangkan sensor apa yang Anda miliki. Kemudian periksa apakah itu dapat diamati. Jika itu dapat diamati, maka Anda dapat memberi makan perkiraan negara ke controller Anda.

Saat ini, sepertinya Anda menggunakan posisi roda dan EMF belakang (untuk kecepatan) sebagai pengukuran langsung. Tanpa memeriksa matriks observability, saya tidak yakin apakah sistem dapat diamati.

Secara matematis, fakta bahwa Anda sekarang memiliki rotasi (sebagian besar) menghilangkan parameter itu sebagai parameter kontrol yang mungkin. Pada dasarnya Anda harus mendesain ulang algoritma Anda untuk menerima komponen kecepatan sudut yang besar dan variabel sambil tetap menggunakan kecepatan sudut dalam umpan balik Anda. Semakin sedikit bisingnya, semakin baik kemungkinan hasil hanya karena Anda cenderung akan menerapkan diferensial posisi untuk mendapatkan parameter kontrol lain. Atau lebih tepatnya itu satu arah. Jadi sepertinya Anda membutuhkan input kontrol lain, tetapi tidak perlu accelerometer. Anda dapat melakukan horizon, lokasi penanda tetap atau bahkan sensor kemiringan.