TIPE: robot auto-balancé, dimensionnement du moteur

[FaldorM]

Bonjour !
Le sujet de mon TIPE est de rendre un pendule inversé, par nature instable, stable.
Le futur robot est constitué d'un chariot et d'une tige fixé sur le chariot. La tige est initialement verticale, si il ne se passe rien, la tige tombe. Le but est donc, en mettant en mouvement le chariot de maintenir la tige verticale.
J'ai modélisé tout le système par des équations. Grâce à une résolution informatique, j'ai obtenu des résultats sur le couple maximum que le moteur devrait pouvoir fournir (en se plaçant dans le pire des cas: c'est-à-dire la tige chute avec une vitesse initiale et un angle initial assez élevé fixé arbitrairement).
On trouve donc une force à appliquer sur le chariot de 2 N environ donc si par exemple les roue mesurent 2 cm de rayon, un couple maximum requis pour notre moteur de 3,5 N.cm

Cependant, je fais appel à vous car en recherchant un moteur, je me suis rendu compte que le couple max n'a pas l'air d'être le premier critère de sélection. Je suis un peu perdu à travers toutes les caractéristiques et finalement n'arrive pas à me décider sur l'achat du moteur.
Merci d'avance pour vos conseils !

Précision techniques sur le robot: (même si cela ne devrait pas vraiment vous servir car j'ai déjà effectué le calcul de la force max que le moteur devra exercé mais c'est pour vous faire une idée !)
- Tige de longueur: 50 cm
- Masse du chariot: 800 g (1 kg grand max)
- Masse de la tige: 100 g grand max
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[Dynamix]

Salut

je me suis rendu compte que le couple max n'a pas l'air d'être le premier critère de sélection

N' importe quel moteur avec la démultiplication adéquate peut te fournir le 2 N dont tu as besoin .
Il faut prendre en compte la vitesse , et donc choisir le moteur en fonction de sa puissance .

[FaldorM]

D'accord, je comprends.
J'ai une autre question:
Est ce que dans le cadre de l'asservissement du robot auto-balancé, ce chariot:
http://www.arobose.com/shop/chassis-...asic-dagu.html
dont les moteurs seraient asservis par une carte Arduino à l'aide d'un capteur de position et d'un capteur de vitesse angulaire conviendrait ?
Merci

[LPFR]

Bonjour.
Avec vos 2 N, quelle est l’inclinaison maximale de la tige que vous pouvez rattraper ?
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dynamix]

Est ce que dans le cadre de l'asservissement du robot auto-balancé, ce chariot:
dont les moteurs seraient asservis par une carte Arduino à l'aide d'un capteur de position et d'un capteur de vitesse angulaire conviendrait ?
Merci

A voir suivant la puissance des moteurs .
Mais déplacer un chariot de 480 g n' a pas d' intérêt , ça fait de l' inertie pour rien .

[FaldorM]

Avec 2 N l'inclinaison maximale rattrapable est de 5 degré, mais bien sûr on espère lors de l'asservissement ne jamais atteindre cet angle.
C'est une "grande limite" que la précision de nos moteurs et chariot ne pourrait peut être en pratique pas rattraper mais j'ai fixé arbitrairement cette limite pour être sûr que la puissance des moteurs est suffisante

Comment réduire alors la masse du chariot ?

[Dynamix]

Il y a quoi dans ton chariot ?
A part un support pour la tige , un détecteur d' inclinaison (ou de vitesse angulaire) et 4 roues .

[FaldorM]

Une carte Arduino, certainement quelques autres composants et l'alimentation.

[Dynamix]

Pourquoi embarquer l' alimentation ?

[LPFR]

Avec 2 N l'inclinaison maximale rattrapable est de 5 degré, mais bien sûr on espère lors de l'asservissement ne jamais atteindre cet angle.
C'est une "grande limite" que la précision de nos moteurs et chariot ne pourrait peut être en pratique pas rattraper mais j'ai fixé arbitrairement cette limite pour être sûr que la puissance des moteurs est suffisante

Comment réduire alors la masse du chariot ?

Bonjour.
Effectivement, 5° d’inclinaison ne demandent pas beaucoup d’accélération horizontale pour les rattraper. C’est cela qui m préoccupait.
Le chariot 4WD devrait faire l’affaire.
Mais, tenez compte que la masse donnée est sans piles.
Et si pour maintenir l’équilibre dans une seule direction « c’est simple », pour le maintenir dans les deux directions c’est beaucoup plus compliqué (pour l’asservissement), car il faut commencer par tourner le chariot dans la direction de perte d’équilibre.
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour,
Si je comprends bien, dans ce système à 4 roues , il n'y a pas besoin de gyroscope .
Mais il faut des capteurs d'accélération et un moteur "rapide " ?

[LPFR]

Re.
Je dirais qu’avec une mesure du temps et de l’inclinaison de la tige, l’asservissement doit faire le reste.
A+

[invite07941352]

Re.
Je dirais qu’avec une mesure du temps et de l’inclinaison de la tige, l’asservissement doit faire le reste.
A+

Très intéressant ... Merci LPFR .

[FaldorM]

D'accord, dans ce cas je pense que je vais l'acheter.
Si je me rend compte que le chariot a trop d'inertie, je me débrouillerai pour faire en sorte que l'alimentation ne soit pas dessus dans ce cas.
La tige ne pourra tomber que dans une direction (en avant ou en arrière du chariot) donc la chute de la tige se fera toujours dans l'axe des roues.
Dans un sujet de Centrale sur le Segway (qui est grosso modo le même système) j'ai vu qu'ils utilisaient pour l'asservissement deux capteurs: un capteur de position angulaire et un capteur de vitesse angulaire. Est ce que vous pensez que dans mon cas, cela pourrait convenir ?

[Dynamix]

Beaucoup de systèmes n' utilisent qu' un capteur de vitesse angulaire (gyromètre) la position est calculée par intégration .
L' inconvénient est que ça dérive . Les erreurs se cumulent .
Avec un capteur de position , la vitesse est obtenue par dérivation et il n' y a pas de dérive . Dans ton cas , c' est l' idéal vu que tu as une référence zéro verticale bien définie .
Les deux c' est surabondant .

[LPFR]

D'accord, dans ce cas je pense que je vais l'acheter.
Si je me rend compte que le chariot a trop d'inertie, je me débrouillerai pour faire en sorte que l'alimentation ne soit pas dessus dans ce cas.
La tige ne pourra tomber que dans une direction (en avant ou en arrière du chariot) donc la chute de la tige se fera toujours dans l'axe des roues.
Dans un sujet de Centrale sur le Segway (qui est grosso modo le même système) j'ai vu qu'ils utilisaient pour l'asservissement deux capteurs: un capteur de position angulaire et un capteur de vitesse angulaire. Est ce que vous pensez que dans mon cas, cela pourrait convenir ?

Re.
Le Segway est beaucoup, beaucoup, beaucoup plus compliqué, car il n’y a pas de référence d’horizontalité. Il faut pratiquement une centrale inertielle, des gyroscopes, etc. C’est réservé aux grandes personnes.
Vous pouvez asservir par rapport au chariot. Bien sur, si vous mettez le chariot dans une pente il va essayer de maintenir la tige perpendiculaire à la pente, ce qui lui demandera d’accélérer sans s’arrêter.
A+

[FaldorM]

Je comprends que les deux soient surabondants mais alors pourquoi dans le sujet de Centrale, ils utilisent deux capteurs ?

[FaldorM]

Ha oui, ok !
C'est parfait alors si dans le cas simple où je me suis placé il n'y a besoin que d'un capteur de position angulaire !
Merci à tous pour votre aide !

[stefjm]

Les deux c' est surabondant .

Pas forcément. On peut asservir en vitesse, puis en position (maitre esclave, boucle imbriquée)

[FaldorM]

Est-ce que c'est vraiment conseillé si le seul but de ce projet est de maintenir la tige verticale ?

[Dynamix]

Pas forcément. On peut asservir en vitesse, puis en position

Je dirais plutôt "on doit "
Quand je dis surabondant , ça concerne les capteurs .

[FaldorM]

Oui, mais est ce que le temps de calcul de la dérivé par la carte ne va pas ralentir le système ?
Si on possède directement un capteur de vitesse angulaire, c'est peut être plus rapide non ?

[Dynamix]

Le temps de calcul est insignifiant .

[FaldorM]

D'accord, est ce que vous avez un capteur de position angulaire à me conseiller ?
J'ai regardé quelques références mais je m'y perds un peu, et je ne sais pas lequel pourrait être adapté

[stefjm]

Je dirais plutôt "on doit "
Quand je dis surabondant , ça concerne les capteurs .

J'avais bien compris et j'ai répondu en ce sens : On peut asservir en vitesse avec un capteur de vitesse, puis en position avec un capteur de position.
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...10151844,d.d2s
page 14

C'est tout ce qu'il y a de plus classique et pas du tout surabondant pour les capteurs Cela évite les problèmes de dérive de l'intégration ou de bruit pour la dérivation.

Quand on fait un asservissement de position avec un capteur de position, l'asservissement de vitesse est implicite.

[FaldorM]

J'avais bien compris et j'ai répondu en ce sens : On peut asservir en vitesse avec un capteur de vitesse, puis en position avec un capteur de position.
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...10151844,d.d2s
page 14

C'est tout ce qu'il y a de plus classique et pas du tout surabondant pour les capteurs Cela évite les problèmes de dérive de l'intégration ou de bruit pour la dérivation.

Quand on fait un asservissement de position avec un capteur de position, l'asservissement de vitesse est implicite.

Est-ce envisageable, dans un premier temps, de ne mettre qu'un capteur de position ?
J'avais pensé à un capteur sans contact pour ne pas introduire un couple supplémentaire par exemple sur ce site:
http://www.directindustry.fr/fabrica...ire-71752.html

Qu'en pensez vous ?
merci !