¿Cómo se logra un control preciso sobre el motor como en Segway?

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Cuando leo sobre Segway, siempre me pregunto cómo se puede lograr un control tan preciso sobre los motores de las ruedas.

Quiero decir que si el jinete quiere avanzar un pie hacia adelante, luego un pie hacia atrás, se inclina hacia adelante, los motores comienzan a girar las ruedas, luego se inclina hacia atrás y los motores cambian de dirección al instante y luego, cuando está de regreso, se para y los motores se detienen.

Nuevamente, para lograr el equilibrio, los motores girarán de manera perfectamente controlada a la velocidad que sea necesaria para equilibrar el Segway.

Desde mi experiencia con los motores eléctricos encontrados en varias cosas, como herramientas eléctricas y máquinas de coser, son bastante difíciles de controlar con precisión. Por ejemplo, cuando se inicia un taladro de velocidad variable, simplemente acelera a cualquier velocidad y la velocidad de rotación real dependerá en gran medida de la carga, ya sea que taladro madera con una broca de 2 milímetros o acero duro con una broca de 10 milímetros.

¿Cómo pueden los sistemas como Segway lograr un control tan preciso sobre los motores eléctricos?

    
pregunta sharptooth

3 respuestas

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Al usar el control de movimiento de bucle cerrado y muchas matemáticas.

  

"... se inicia el taladro de velocidad variable   simplemente acelera a cualquier velocidad y   tasa de rotación real en gran parte   Depende de la carga ... "

Lo que necesitamos aquí es algo que regule la tasa de rotación para nosotros y elimine su dependencia de la carga extranjera. Algo así como un gobierno, son buenas cosas regulatorias ...

  

Un GOBERNADOR es una parte de una máquina por medio de la cual la velocidad del   La máquina se mantiene casi uniforme,   a pesar de las variaciones en el   El poder de conducción o la resistencia.

     

Propongo en este momento, sin entrar en detalles del mecanismo.   Dirigir la atención de los ingenieros.   y matemáticos a lo dinámico.   Teoría de tales gobernadores.

     

- James Clerk Maxwell . En Gobernadores,   Actas de la Royal Society, vol. dieciséis   (1867–1868)

Los sistemas de control de movimiento en un Segway "gobiernan" las velocidades y las posiciones del motor al " cerrando el ciclo ".

Open-loop

Circuitocerrado

Una pequeña parte del bucle que se encuentra en un Segway.

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Introducción al control de ciclo cerrado
Patente de los Estados Unidos 6302230: Vehículos y métodos de movilidad personal
Patente de los Estados Unidos 6799649: Control de un vehículo personal de equilibrio

    
respondido por el Rusty
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Casi todo lo que requiere movimiento de precisión incorpora un circuito de retroalimentación en un sistema de control. Estos comentarios pueden ser cosas como los comentarios de los motores paso a paso, los codificadores o los acelerómetros, o lo que sea que el diseñador pueda imaginar para ayudarles a saber qué está haciendo su sistema.

Hay mucha investigación e ingeniería que trata cómo optimizar estos sistemas para la aplicación que necesitan.

Uno de los sistemas de control más simples que las personas pueden entender es el control de la base de un automóvil. Básicamente, hay 3 cosas que normalmente se tienen en cuenta al diseñar los sistemas.

  1. rebasar. En los términos del automóvil, esto es si usted está en una velocidad diferente, entonces su control de la base está configurado, cuánto puede ir el sistema por encima de la velocidad y ser considerado aceptable. ¿Está bien 1 MPH? ¿Qué tal 2 ?, etc.
  2. Ondulación. Una vez que llegas a la velocidad establecida, ¿cuánto estás de acuerdo con la variación? Digamos que se establece en 65 MPH, ¿estás de acuerdo con subir hasta 70 y luego bajar a 60 o prefieres quedarte en +/- 0.5 MPH?
  3. Tiempo de establecimiento / subida. Si su automóvil está a 45 millas por hora y quiere que sea a 65 millas por hora, ¿a qué velocidad desea que llegue?

Cambiando uno de estos efectos los otros. En el caso del Segway, han refinado su sistema de control lo suficientemente bien como para poder hacer lo que usted ve que hace. Sin embargo, no es una tarea fácil.

    
respondido por el Kellenjb
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Según este hilo usan motores paso a paso . Es decir, los que se encuentran en impresoras, controladores de disco, etc., pero obviamente como versiones bastante robustas, combinadas con acelerómetros y alguna lógica de controlador inteligente.

    
respondido por el Joonas Pulakka

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