Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế và điều khiển xe máy cân bằng

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN XE MÁY CÂN BẰNG

GVHD

: TS. Nguyễn Văn Đông Hải

SVTH

: Bùi Ngọc Bảo
Lê Hữu Sơn Hà

MSSV: 19151101
MSSV: 19151118

Chuyên ngành

: CNKT Điều khiển và Tự động hóa

Khóa đào tạo

: 2019 - 2023

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN XE MÁY CÂN BẰNG

GVHD

: TS. Nguyễn Văn Đông Hải

SVTH

: Bùi Ngọc Bảo
Lê Hữu Sơn Hà

MSSV: 19151101
MSSV: 19151118

Chuyên ngành

: CNKT Điều khiển và Tự động hóa

Khóa đào tạo

: 2019 - 2023

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023

TRƢỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

o0o

Tp. HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2023
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Bùi Ngọc Bảo MSSV: 19151101
Họ tên sinh viên 2: Lê Hữu Sơn Hà MSSV: 19151118
Tên đề tài: Thiết kế và điều khiển xe máy cân bằng.

Tuần/ngày

Nội dung

Xác nhận GVHD

GV HƢỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

TRƢỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

o0o

Tp. HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2023
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trƣớc
đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trƣớc đó.
Ngƣời thực hiện đề tài

i

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là một công trình nghiên cứu quan trọng sau nhiều năm học
tập, là yêu cầu bắt buộc đối với bất cứ sinh viên nào trƣớc khi ra trƣờng. Việc
nghiên cứu một vấn đề mới mẻ luôn luôn luôn là một việc vô cùng khó khăn. Chính
vì thế nhờ có sự giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình của quý thầy cô mà sinh viên có thể
thực hiện đề tài nghiên cứu của mình hoàn thành một cách suôn sẻ.
Lời đầu tiên, chúng em xin dành lời cảm ơn đến quý thầy cô Trƣờng đại học
Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, thầy cô trong ngành CNKT Điều khiển
và Tự động hóa và thầy cô khoa Đào tạo Chất lƣợng cao đã tận tình hƣớng dẫn,
truyền đạt những kiến thức quý báo cho chúng em trong suốt thời gian chúng em
học tập tại trƣờng.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy
...

...
đƣợc các thuật toán điều khiển bằng phần mềm
Matlab/Simulink. Hai bộ điều khiển cho kết quả tốt khi mô phỏng. Nhƣng bộ điều
khiển LQR cho kết quả tốt hơn.
- Xây dựng đƣợc bộ lọc Kalman để ƣớc lƣợng tối ƣu góc nghiêng của hệ xe
đạp từ dữ liệu của cảm biến gia tốc và cảm biến vận tốc góc của MPU6050.
- Thiết kế đƣợc mô hình thực nghiệm bằng phần mềm SolidWorks, qua đó
giúp xác định đƣợc các thông số cơ khí của mô hình.
Bên cạnh đó, đề tài còn một số hạn chế sau:
- Về mô hình thực tế: mô hình hiện tại chƣa tối ƣu đƣợc cân bằng ổn định.
- Về thuật toán điều khiển: các thông số cho các thuật toán điều khiển PID
vẫn đƣợc đang tiến hành theo phƣơng pháp thử sai nên thông số đƣợc chọn chƣa
phải là tối ƣu.
6.2. Hƣớng phát triển
- Thiết kế mô hình xe máy có khả năng cân bằng lâu dài, điều khiển tiến lùi
trái phải, từ đó điều khiển đa dạng xe.
- Xây dựng các thuật toán bền vững, đồng thời phát triển các giải thuật tìm
kiếm thông số tối ƣu cho thuật toán điều khiển nhƣ giải thuật di truyền.
- Thiết kế thêm về ứng dụng điều khiển xe trên điện thoại.

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] A. Utano, M. Yamakita, A. Utano and M. Yamakita, Automatic control of
bicycles with a balancer, Proceedings, 2005 IEEE/ASME International Conference
on Advanced Intelligent Mechatronics., Monterey, CA, 2005, pp. 1245-1250.
[2] L. Keo and M. Yamakita, “Controller design of an autonomous bicycle
with both steering and balancer controls” 2009 IEEE Control Applications, (CCA)
&amp Intelligent Control, (ISIC), Saint Petersburg, 2009, pp. 1294-1299.
[3] Spong, Mark. W, Corke, Peter, &amp Lozano, Rogelio (2001), “Nonlinear
control of the Reaction Wheel Pendulum”. Automatica, 37(11), 2001, pp. 1845-1851.
[4] Adam Owczarkowski, Piotr Kozierski, Marcin Lis, “Mathematical
modeling of the bicycle robot with the reaction wheel” Journal of Automation,
Mobile Robotics &amp Intelligent Systems VOLUME 9, N◦ 3 2015. DOI:
10.14313/JAMRIS_3-2015/19.
[5] https://vccinews.vn/print/9626/.html
https://corporate.murata.com/en-eu/more_murata/robots/mboy.
[6]Wagner de S. Chaves, Eduardo H. Kaneko, Matheus F. Mollon, Lucas
Niro, Alessandro do N. Vargas,Marcio A. F. Montezuma: Parameters
Identification of a Direct Current Motor Using the Trust Region Algorithm.
International Journal of Advanced Engineering Research and Science, Vol-4, Issue12, Dec- 2017..
[7]Ivensense(2013).MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification,
Revision 3.4.
[8]MPU-6000 and MPU-6050 Register Map and Deions Revision 4.2.

69