TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Robot hai bánh tự cân bằng là một đối tượng có tính phi tuyến cao và tương đối không ổn định. Vì
vậy, ta phải có một phương pháp điều khiển mới để đưa hệ thống robot hai bánh về vị trí cân bằng mong
muốn. Một trong những phương pháp được ứng dụng vào điều khiển đó chính là Fuzzy-PID. Với ưu điểm
hệ thống cơ khí không quá phức tạp, robot hai bánh tự cân bằng được sử dụng rộng rãi trong việc giảng
dạy và nghiên cứu lý thuyết điều khiển tự động cũng như xây dựng các bộ điều khiển số. Hệ thống bao
gồm: hai bánh xe được gắn vào bệ của robot và kết nối với hai động cơ DC thông qua bộ truyền đai, bệ của
robot được gắn với thân của robot tượng trưng cho thanh quay của con lắc ngược. Cảm biến Gyro-86 được
sử dụng để tính góc xoay để đảm bảo thân của robot xoay trục của động cơ. Ta phải điều khiển để thân
robot có thể cân bằng ở một vị trí cân bằng cho phép. Mục tiêu của đề tài là xây dựng bộ điều khiển FuzzyPID với luật điều khiển Max-Min để điều khiển đối tượng có độ phi tuyến này được ổn định. Luật điều
khiển này sẽ được mô phỏng bằng Matlab Simulink và được kiểm nghiệm trên nền vi điều khiển CortexM4F. Ưu điểm khi sử dụng Cortex-M4F để thực thi bộ điều khiển là: giá thành rẻ, sử dụng linh hoạt và dễ
dàng ứng dụng vào thực tế khi được thương mại hóa. Cảm biến sử dụng Gyro giá rẻ nhưng vẫn đáp ứng
được những yêu cầu đưa ra.

i

ABSTRACT
Two-wheeled self-balancing robot is an object of high nonlinearity and relatively unstable. Therefore, we
must have a new control method to give two-wheeled robotic system for the location of the desired
balance. One of the methods to be applied to control Fuzzy-PID that is. With mechanical advantage system
is not too complicated, two-wheeled self-balancing robot is widely used in teaching and research control
theory as well as the construction of digital controllers. The system includes: two wheels are attached to
the base of the robot and connected to two DC motors through belt driven, the base of the robot is attached
to the body of the robots rotation represents the inverted pendulum rod. Gyro-86 sensor is used to
calculate the rotation angel of the robot body to ensure the rotation of the motor shaft. Thus the body of the
robot will orbit relative around the motor shaft. We have to control the robot to be able to balance itself in
a position to balance allows. The objective of the project is to build Fuzzy-PID controller with Max-Min
control law to control objects nonlinearity is stab
...

...
(array[2],0))
//ZE and PO PS
6
array[0] = Error_normal (error)
array[1] = SumError_LPositive (sumerror)
array[2] = f_and(array[0],array[1])
x = f_or(x,PS(array[2],0))
//PO and NE ZE2
7
array[0] = Error_LPositive (error)
array[1] = SumError_LNegative(sumerror)
array[2] = f_and(array[0],array[1])
x = f_or(x,ZE2(array[2]))
//PO and ZE PS1
8
array[0] = Error_LPositive (error)
array[1] = SumError_normal (sumerror)
array[2] = f_and(array[0],array[1])
x = f_or(x,PS1(array[2]))
//PO and PO PB
9
array[0] = Error_LPositive (error)
array[1] = SumError_LPositive (sumerror)
array[2] = f_and(array[0],array[1])

Đồ án tốt nghiệp

72

x = f_or(x,PB(array[2]))
return x
}
Main:
#include stdint.h
#include stdbool.h
#include stdio.h
#include inc/hw_types.h
#include driverlib/fpu.h
#include driverlib/sysctl.h
#include driverlib/rom.h
#include myinc/io_led.h
#include myinc/myadc.h
#include myinc/i2c_imu.h
#include myinc/kalman.h
#include myinc/systemtick.h
#include myinc/ledpwm.h
#include myinc/reenyle_pid.h
#include myinc/fuzzy.h
#define Numcount 265
float Kp = 55.1
float Ki = 0.2555
float Kd = 2.025
float DesiredSpeed = -0.4
pid motorPID
extern unsigned int crccal(unsigned char *ptr,unsigned char len)
float Dist_in = 0, Dist_out_i=0, Dist_out_i_1=0, Roll = 0, Pitch = 0, Yaw = 0
char LCD_character[]=REENYLE Co., Ltd
char Dist_str[17]={0}
unsigned char sample_count=0
float
ActualSpeed,duty_cycle,ek,esum,ek_1,ek_2,uk,uk_1,proportional,integral,differenti
al

Đồ án tốt nghiệp

73

float er_control_value
int countme=0
int main()
{
SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL
|
SYSCTL_SYSDIV_4
SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ)
I2C_Imu_Init()
kalman_init()
Systick_Init()
PWM_Init()
pid_setup(Kp, Ki, Kd, &ampmotorPID, 1250, -1200, 0.1)
_Motor_Duty(0,0,0,0)
esum = 0
while(1)
{
if(Get_TimeOut())
{
kalman_run()
Roll = Get_angle(0)
Pitch = Get_angle(1)
Yaw = Get_angle(2)
countme=0
ActualSpeed = -kalmanPitch()
ek=(DesiredSpeed-ActualSpeed)
motorPID.P_Factor = Kp
motorPID.I_Factor = Ki
motorPID.D_Factor = Kd
uk = Reenyle1_pid_controller(&ampmotorPID,ek)
if (uk=0)
_Motor_Duty(0,uk,uk,0)
else
_Motor_Duty(-uk,0,0,-uk)
Clear_TimeOut()
}
else

Đồ án tốt nghiệp

|

74

{
++countme
if(countmeNumcount)
{
if (uk=0)
_Motor_Duty(0,uk,uk,0)
else
_Motor_Duty(-uk,0,0,-uk)
}
else if(countme=Numcount)
{
_Motor_Duty(0,0,0,0)
}
else
{
}
}
}
}

Đồ án tốt nghiệp

75