Людино-Машинне Керування Одновісним Двоколісним Персональним Електричним Транспортним Засобом За Умови Лінійного Руху

Abstract

Розглянуто новий вид персонального електричного транспортного засобу (ЕТЗ)сегвей, чи гіроборд, у якому користувач під час керування рухом бере безпосередню участь у балансуванні свого положення відносно осі, що з'єднує два колеса з індивідуальними електроприводами. Такий ЕТЗ -складна людино-машинна система, робота якої залежить від команд людини та відповідної реакції системи автоматичного керування (САК) рухом. Тому для розроблення останньої необхідно знати як закономірності роботи електромеханічної системи цього ЕТЗ, так і навички керування, які набув користувач. На основі рівняння Лагранжа ІІ роду розроблено математичну модель кінематики руху такого ЕТЗ у вигляді нелінійної системи взаємозв'язаних диференціальних рівнянь другого порядку. Як системи електроприводів коліс застосовано замкнені за струмами якоря синхронні машини із постійними магнітами, які керуються транзисторними інверторами напруги за положенням їх роторів відповідно до сигналів, отриманих від встановлених на колесах енкодерів. Завдання на електромагнітні моменти приводів коліс формують ПД-регулятори за сигналами від системи давачівтвердотільних гіроскопа та акселерометра, які дають змогу визначити кут нахилу тіла користувача. За розробленою функціональною схемою системи "користувач -гіроборд" у середовищі Matlab/Simulink створено імітаційну комп'ютерну модель, в яку входить розроблена математична модель кінематики руху гіроборда із користувачем. Ця модель імітує поведінку користувача, а також роботу САК електроприводами коліс. Визначено раціональні налаштування регуляторів моделі. У результаті проведеного комп'ютерного симулювання циклу руху гіроборда отримано низку осцилограм основних координат,.