Ontwerp en Implementatie van een ABS op een LEGO-wagentje Tussentijdse presentatie 21 april 2006 Stijn De Smedt, Thomas Dekeukelaere, Pieter Roels & Kenny Van Heuverswijn VOP 1 e proef Werktuigkunde-Elektrotechniek 2005-2006
Ontwerp en Implementatie van een
ABS op een LEGO-wagentjeTussentijdse presentatie 21 april 2006
Stijn De Smedt, Thomas Dekeukelaere, Pieter Roels & Kenny Van Heuverswijn
VOP 1e proef Werktuigkunde-Elektrotechniek 2005-2006
1. Bouw van de wagen
2. Ontwerp controller
3. Software/implementatie
4. Te doen
5. Tijdsmanagement
1. Bouw van de wagen
- Wagen afgewerkt en getest
� Succes! Alles werkt, (voorlopig) niets kapot
Bouw: afgewerkt
Eigenschappen en karakteristieken
Probleem
- Massa, krachtverdeling op de wielen
- Traagheidsmoment van de wielen, weerstandsmoment
van de encoders
- Motorkarakteristiek bepalen
- Uitlijning van de voorwielen
2. Ontwerp controller
Simulink schema
Schatting mechanische tijdsconstante
Pulsen per 20ms
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
tijd(sec)
aanta
l puls
en
Pulsen per 20ms
Verband slip en wrijvingscoëfficiënt tussen wiel en weg
Gedrag van de motor via motorkarakteristiek
eI = Applied voltage (volts)
ia = Armature current (amps)
JT = Total inertia of motor armature plus load (lb-in-
sec2)
Ke = Motor voltage constant (v/rad/sec)
KT = Motor torque constant (lb-in/A)
La = Motor winding inductance (Henries)
Ra = Armature resistance (ohms)
TL = Load torque (lb-in)
Vm = Motor velocity (rad/sec)
Alternatief: model motor bepalen
→ zeer moeilijk
Regelstrategie
wij kiezen hoogste slipwaarde als ingang van de controller
hoogste gevaar voor instabiliteit of wheel lock up.
andere (kleinste) slipwaarde zal waarschijnlijk steeds binnen het
stabiele gebied blijven
Ontwerp
met behulp van Simulink en relaistest (Kaiser-Raika)
3. Software/implementatie
Aansturing van de wagen
sturing in Interactive C werkt naar behoren
(voorlopig) geen problemen
Computerimplementatie PID-regelaar
via snelheidsalgoritme
( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 1 2
0 1 2
1 1 2
1 ; 1 2 ;s d d dp p p
i s s s
u k u k c e k c e k c e k
T T T Tc K c K c K
T T T T
= − + + − + −
= + + = − + =
met Ts de sampling periode en Kp, Ti & Td PID-parameters
zie cursus Modelleren en Regelen van Dynamische Systemen
Problemen
1. Encoders geven foutieve waarden
lage snelheid → geen probleem
48 pulsen/s = 1 omwenteling/s
hoge snelheid → veel te hoge waarden
vermoedelijk door bouncing
van de encoders
Output encoders
0
200
400
600
800
0 5 10 15 20 25 30 35
meetpunt (per 0.1 seconde)
puls
en p
er
seconde
Berekende snelheid (km/h)
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20 25 30 35
meetpunt (per 0.1 seconde)
snelh
eid
(km
/h)
Wat is bouncing?
normale blokgolf vibreren van contacten
Mogelijke oplossingen:
a. hardware aanpassen: andere encoders
→ geen optie wegens tijdsgebrek
b. softwarematig filteren van valse pulsen
→ maximumsnelheid gemeten op ±25 km/h
→ legt minimumtijd tot volgende transitie vast
→ gedurende deze tijd geen encoder counts tellen
mogelijks te
veel tellingen
2. Draadloze aansturing via Bluetooth
→ nog niet beschikbaar
Nog te doen
1. framework programmeren zodat enkel PID-parameters in te vullen
2. minimumtijd bepalen voor volgende transitie (blokgolfanalyse) en
strategie schrijven om bouncing-effect te minimaliseren
3. bepalen (bij testen) aan welke (lage) snelheid de ABS best afslaat
4. draadloze aansturing verder bekijken noodzakelijk
4. Te doen
- Tb=Ta+Td
* Ta → algemeen remkoppel
* Td → deviatiekoppel
- bijsturen → tijdsconste ?
- per 10% van vermogen bijsturen → voldoende
- snelheid aanwezig in blokdiagram → robuustheid?
Problemen
} gewoon optellen?
Taakverdeling• Stijn: - uitlijnen wagen
- remmen
• Kenny: Software implementatie
• Pieter & Thomas: - blokdiagram (Simulink)
- ontwerp controller (PID)
5. Tijdsmanagement
- 24/03: bouw wagentje moet af
- 31/03: basistesten (werkt alles naar behoren ?) + praktische
studie/monitoren van het probleem
- 3/04-17/04: bedenken regelstrategie (blokdiagram) + bepalen
karakteristieken
- 21/04-28/04: ontwerp controller en algoritme + 1e testen
- 5/05: Verdere testen + ev. verbeteringen
poster + bundel
- 12/05: Uitvoeren proef
- 19/05: postervoorstelling
Vragen?