Progetto di sistemi di controllo in ambiente Matlab/Simulink per la piattaforma Lego Mindstorms
Questa tesi tratta di esperimenti di controllo effettuati mediante l’utilizzo del sensore giroscopio dell’Hi-Technic e dei prodotti della linea LEGO Mindstorms. Si è costruito e si sono studiate le caratteristiche di un Legway, che da un punto di vista fisico può essere modellato come un pendolo inverso con due ruote.L’ obbiettivo prefissato è quello di progettare un controllore, che riesca a far stare in equilibrio il Legway, ricorrendo al linguaggio di programmazione MATLAB/Simulink e ai toolbox Real-Time Workshop, Real-TimeWorkshop Embedded Coder, Embedded Coder Robot e Virtual Reality Toolbox.
La complessità di questo software è compensata dalle enormi potenzialità che offre per lo sviluppo di un modello complesso e per la sua analisi. Infatti dopo aver modellato il Legway si sono potuti modificare, con estrema velocità e semplicità, i sensori utilizzati per il controllo del sistema fisico scelto. Sono stati realizzati tre Legway diversi: uno con il giroscopio e con il sensore ad ultrasuoni, un altro con il sensore ad ultrasuoni e con quello di luce e un terzo con due sensori di luce ed uno ad ultrasuoni. Grazie all’utilizzo del Bluetooth sono stati raccolti i dati ottenuti durante le simulazioni e questo ci ha consentito di modificare, in modo empirico, alcuni parametri all’interno degli schemi a blocchi costruiti.
Utilizzando il toolbox Virtual Reality si è ottenuta una visualizzazione 3-D del modello creato capace di muoversi in un mondo di realtà virtuale, senza ricorrere all’implementazione fisica. L’esperienza fatta su questo modello piuttosto semplice è stata molto utile perché ci ha permesso di familiarizzare con il Model-Based Design e con i toolbox di MathWorks che insieme costituiscono una tecnica affermata per sistemi di controllo embedded anche molto complessi. Questa tecnica viene anche utilizzata per il controllo di satelliti, di velivoli e di altre applicazioni aereospaziali, per processi di controllo e per macchinari industriali.
La tesi è strutturata come segue:
- Capitolo 2: si descrivono i dispositivi hardware disponibili e si fa una valutazione dei possibili software da utilizzare. Poi si espongono le caratteristiche del Model-Based Design, dell’ ambiente Matlab/ Simulink e dei toolbox utilizzati.
- Capitolo 3: si analizza la struttura del Legway, il suo modello, la tecnica di controllo impiegata, gli schemi a blocchi utilizzati e le modifiche necessarie per passare da un Legway ad un altro che possiede dei sensori diversi.
- Capitolo 4: si riportano i risultati sperimentali ottenuti.
E’ possibile scaricare la tesi in formato PDF – [ 5,40 Mb]
Riferimenti:
http://www.teamhassenplug.org/robots/legway
http://www.philohome.com/nxtway/nxtway.htm
http://www.philohome.com/nxtjoystick/joystick.htm