BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG GIẢI THUẬT LQR, ỨNG
DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ BÁM THEO QUẢ BÓNG
GVHD:VŨ VĂN PHONG
SVTT:NGUYỄN HUY HOÀNG MSSV:16151304
SVTH:NGUYỄN HUY HOÀNG MSSV:16151092
SKL 0 0 7 3 0 6
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài:
XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG GIẢI THUẬT LQR, ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH
ĐỂ BÁM THEO QUẢ BÓNG
GVHD
: TS Vũ Văn Phong
SVTH
: Nguyễn Huy Hoàng
MSSV:16151304
Phạm Văn Trân
MSSV:16151092
Chuyên ngành
: Điều khiển và Tự động hóa
Hệ đào tạo
: Chính Quy
Khóa đào tạo
: 2016 – 2020
TP. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 07 năm 2020
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 2020
Họ và tên Sinh Viên :
:
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Nguyễn Huy Hoàng
Phạm Văn Trân
MSSV: 16151304
MSSV: 16151092
Giảng viên hướng dẫn:
Vũ Văn Phong
SĐT: 0981479507
1. Tên đề tài: Xe hai bánh tự cân bằng giải thuật LQR, ứng dụng xử lý ảnh để bám theo
quả bóng
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:……………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
3. Nội dung thực hiện đề tài:………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
4. Sản phẩm:………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
TRƯỞNG NGÀNH
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên:
Nguyễn Huy Hoàng
MSSV:16151304
Phạm Văn Trân
MSSV:16151092
Ngành: CNKT Điều Khiển và Tự Động Hóa
Tên đề tài: Xe hai bánh tự cân bằng giải thuật LQR, ứng dụng xử lý ảnh để bám theo quả
bóng
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Vũ Văn Phong
NHẬN XÉT
1. Về nội dụng đề tài và khối lượng thực hiện:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
2. Ưu điểm:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
3. Khuyết điểm:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
4. Đề nghị cho bảo
...
...
a của 3 góc theta, psi, phi theo thời gian
lấy mẫu. Các ngõ ra đáp ứng đúng về vị trí đặt ban đầu.
73
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS.VŨ VĂN PHONG
5.3. Mô hình thực tế
Hình 5.7: Mô hình thực tế của nhóm
❖ Góc psi
Hình 5.8: Thay đổi góc nghiêng (psi)
74
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS.VŨ VĂN PHONG
Ban đầu đặt xe lệch só với góc nghiêng và cho xe hoạt động. Sau đó cho xe hoạt
động thì xe đứng tại vị trí đặt. Khi lấy tay lắc mạnh (tại mẫu 15000) thì dao động mạnh
sau đó lại giao động quanh vị trí cân bằng.
❖ Góc theta
Hình 5.9: Thay đổi góc tới (theta)
Sau khi khởi động xe nằm ở vị trí ban đầu, đẩy xe đi một đoạn thì nó giao động quay
lại vị trí ban đầu. Do tác động từ môi trường bên ngoài nên xe bị đẩy đi nhẹ nhưng vẫn
xung quanh vị trí ban đầu.
❖ Góc phi
75
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS.VŨ VĂN PHONG
Hình 5.10: Thay đổi góc xoay (phi)
❖ Tác động của theta đến hệ
Khi xoay xe một đoạn và thả tay ra, xe cũng quay lại vị trí ban đầu. Và giao động
quanh vị trí đặt theo thời gian.
Hình 5.11: Ảnh hưởng của góc tới đến hệ.
Ở đây khi đẩy xe một đoạn thì ta thấy góc theta chạy một đoạn, giao động quan bị
trí đặt rồi đứng im ở một ví trị lệch hơn so với ban đầu. Do xe bị tác động bới các tác nhân
xung quanh.
76
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS.VŨ VĂN PHONG
❖ Ảnh hưởng góc phi đến hệ
Hình 5.12: Ảnh hưởng của góc phi đến hệ.
Sau khi xoay một đoạn thì với góc phi, psi không bị ảnh hưởng nhiều và nhanh
chóng quay về vị trí đặt. Góc theta thay đổi mạnh giao động xung quanh vị trí đặt và đứng
im ở một đoạn lệch so với vị trí ban đầu.
77
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS.VŨ VĂN PHONG
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1. Kết luận
Qua thời gian nghiên cứu và thực thi đề tài, nhóm đã có cái nhìn tổng quát về lĩnh vực điều
khiển một hệ thống phi tuyến. Từ yêu cầu của đề tài, nhóm đã nghiên cứu và thực hiện
được các vấn đề sau:
• Thiết kế khung robot phù hợp việc cân bằng, khả năng di chuyển của robot.
• Giao tiếp được giữa Arduino và module Bluetooth, MPU6050.
• Đọc giá trị góc tốt nhất, hạn chế nhiễu khi sử dụng bộ lọc Kalman.
• Robot tự cân bằng và di chuyển các hướng.
• Xử lý ảnh có đối tượng trên máy tính Raspberry Pi.
• Robot bám theo quả bóng với giá trị khoảng cách được đặt sẵn.
• Ngoài ra, đề tài còn có những mặt hạn chế. Robot bám theo quả bóng, chưa được linh
hoạt, không ổn định.
6.2. Hướng phát triển
• Giám sát và theo dõi hình ảnh từ camera trên điện thoại nhằm quan sát đường đi của
robot.
• Xử lý ảnh, điều khiển robot chạy theo lane.
78
