École Polytechnique de Tunisie
Application à base de microprocesseur
2013-2014
Robot à deux roues
(Pendule inversé) Réalis...
Introduction
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L’importance du module Application à base
de micro-processeur
L’initiative de se lancer dans un projet
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Plan
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Coté hardware
Coté software
Vidéo et démonstration
Conclusion
Côté hardware
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Les composants utilisés
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Conteneur
• Boitier en carton 155x95 (mm)
• Velcros
• Matériaux de récupération en
polystyrène
Les composants utilisés
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Partie opérative
• Deux moteurs à courant continus
avec boitiers réducteurs
• 2 roues de 60mm de...
Les composants utilisés
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Partie de contrôle et
module
• Un Samsung Galaxy S2
(Exploitation du gyroscope)
• Une Carte Ardu...
Les composants utilisés
8
Partie électrique et connexions
• Des fils électriques
• Des connecteurs mâle-mâle et
femelle-fe...
Représentation du circuit
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Côté software
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Etude cinématique
11
Approximations
12
𝑚 𝑝 + 𝑚 𝑐 𝑥 + 𝑚 𝑝 𝜃 𝑙 cos 𝜃 − 𝑚 𝑝 𝜃2
𝑙 sin 𝜃 = 𝐹 (1)
𝑚 𝑝 𝑙 cos 𝜃 𝑥 − 𝑚 𝑝 𝑙 sin 𝜃 𝜃 + 𝑚 𝑝 𝜃 𝑙2
− 𝑚 𝑝 𝑔𝑙 s...
Principe de régulation
13
La commande se fait au niveau du force de stabilisation F=-KX avec K=
𝑘1
𝑘2
𝑘3
𝑘4
𝑋 =
𝑥
𝜃
𝑥
𝜃
=
...
K=
𝑘1
𝑘2
𝑘3
𝑘4
Choix du régulateur
14
𝐽 = (𝑥 𝑘
𝑇
𝑄𝑥 𝑘 + 𝑢 𝑘
𝑇
𝑅𝑢 𝑘 )
∞
𝑘=0
Linear Quadratic Regulator
LQR
Simulation sur Matlab
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Simulation sur Matlab
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Simulation sur Matlab
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Réponse en position
Réponse en angle
Simulation sur Matlab
18
Réponse en position
Réponse en angle
K=[ -18.7083 -93.3809 -28.8417 -14.2414 ]
Arduino
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Arduino
20
Récupération de l’angle et de la vitesse
angulaire à l’aide du module Bluetooth
Arduino
21
Calcul de la commande et estimation de la position et de la vitesse
Arduino
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Transmission de la
commande vers les
moteurs
Vidéo et
démonstration
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Conclusion
24
• Perspectives d’amélioration (Serveur intelligent, Porteur
d’objet tout terrain, Chaise roulante de auto-st...
Webographie
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• http://www.instructables.com/id/A-Simple-and-Very-Easy-Inverted-Pendulum-Balancing/
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DE VOTRE ATTENTION
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Présentation microprocesseur finale

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Projet "Application à base de micro-processeur"
Réalisé par Mahmoud Masmoudi, Yassin Ayadi et Amen Memmi
Le 13-6-2014 à 15:30

Publié dans : Ingénierie
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Présentation microprocesseur finale

  1. 1. École Polytechnique de Tunisie Application à base de microprocesseur 2013-2014 Robot à deux roues (Pendule inversé) Réalisé par Yassin AYADI Amèn MEMMI Mahmoud MASMOUDI Elèves ingénieurs en 2ème année, option: SiSy
  2. 2. Introduction 2 L’importance du module Application à base de micro-processeur L’initiative de se lancer dans un projet sérieux Le choix du projet « Robot à deux roues »
  3. 3. Plan 3 Coté hardware Coté software Vidéo et démonstration Conclusion
  4. 4. Côté hardware 4
  5. 5. Les composants utilisés 5 Conteneur • Boitier en carton 155x95 (mm) • Velcros • Matériaux de récupération en polystyrène
  6. 6. Les composants utilisés 6 Partie opérative • Deux moteurs à courant continus avec boitiers réducteurs • 2 roues de 60mm de diamètre
  7. 7. Les composants utilisés 7 Partie de contrôle et module • Un Samsung Galaxy S2 (Exploitation du gyroscope) • Une Carte Arduino Leonardo • Un module Bluetooth HC-05
  8. 8. Les composants utilisés 8 Partie électrique et connexions • Des fils électriques • Des connecteurs mâle-mâle et femelle-femelle • Une plaque à essai • Une pile 9V avec clip • Un jack d’alimentation 3.1mm • Un régulateur 9V • 3 condensateurs 100nF • 3 résistances 1kOhm • 1 L293D • 2 interrupteurs • Un transformateur abaisseur de tension 9V (externe)
  9. 9. Représentation du circuit 9
  10. 10. Côté software 10
  11. 11. Etude cinématique 11
  12. 12. Approximations 12 𝑚 𝑝 + 𝑚 𝑐 𝑥 + 𝑚 𝑝 𝜃 𝑙 cos 𝜃 − 𝑚 𝑝 𝜃2 𝑙 sin 𝜃 = 𝐹 (1) 𝑚 𝑝 𝑙 cos 𝜃 𝑥 − 𝑚 𝑝 𝑙 sin 𝜃 𝜃 + 𝑚 𝑝 𝜃 𝑙2 − 𝑚 𝑝 𝑔𝑙 sin 𝜃 = 0 (2) 𝑥 = − 𝑚 𝑝 𝑔 𝑚 𝑐 𝑥 + 1 𝑚 𝑐 𝐹 (5) 𝜃 = (𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑝) 𝑚 𝑐 𝑙 𝑔𝑥 − 1 𝑚 𝑐 𝑙 𝐹 (6)  cos 𝜃 ≈ 1  sin 𝜃 ≈ 𝜃  𝜃2 ≈ 0
  13. 13. Principe de régulation 13 La commande se fait au niveau du force de stabilisation F=-KX avec K= 𝑘1 𝑘2 𝑘3 𝑘4 𝑋 = 𝑥 𝜃 𝑥 𝜃 = 0 0 0 0 1 0 1 0 0 − 𝑚 𝑝 𝑔 𝑚 𝑐 0 (𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑝). 𝑔 𝑚 𝑐. 𝑙 0 0 0 0 𝑥 𝜃 𝑥 𝜃 + 0 0 1 𝑚 𝑐 − 1 𝑚 𝑐 𝑙 𝐹, (7)
  14. 14. K= 𝑘1 𝑘2 𝑘3 𝑘4 Choix du régulateur 14 𝐽 = (𝑥 𝑘 𝑇 𝑄𝑥 𝑘 + 𝑢 𝑘 𝑇 𝑅𝑢 𝑘 ) ∞ 𝑘=0 Linear Quadratic Regulator LQR
  15. 15. Simulation sur Matlab 15
  16. 16. Simulation sur Matlab 16
  17. 17. Simulation sur Matlab 17 Réponse en position Réponse en angle
  18. 18. Simulation sur Matlab 18 Réponse en position Réponse en angle K=[ -18.7083 -93.3809 -28.8417 -14.2414 ]
  19. 19. Arduino 19
  20. 20. Arduino 20 Récupération de l’angle et de la vitesse angulaire à l’aide du module Bluetooth
  21. 21. Arduino 21 Calcul de la commande et estimation de la position et de la vitesse
  22. 22. Arduino 22 Transmission de la commande vers les moteurs
  23. 23. Vidéo et démonstration 23
  24. 24. Conclusion 24 • Perspectives d’amélioration (Serveur intelligent, Porteur d’objet tout terrain, Chaise roulante de auto-stabilisatrice …) • Importance de la pratique dans l’assimilation du théorique • Travail collectif, persévérant et sérieux • Détermination pour continuer dans des projets plus développés et plus intéressants « Notre caractère est déterminé par l'absence de certaines expériences plus encore que par celles que l'on fait » Emile Michel Cioran
  25. 25. Webographie 25 • http://www.instructables.com/id/A-Simple-and-Very-Easy-Inverted-Pendulum-Balancing/ • http://www.youtube.com/watch?v=Rm-2lXlCWZk (ArduinoTutorial #9: Leonardo vs. Uno) • http://www.youtube.com/watch?v=ApcEqZ7Twys (TwoWheel Self Balancing Robot) • http://www.youtube.com/watch?v=nXymP6ttxD4 (Arduino - Control DC Motor via Bluetooth) • http://arduino.cc/ • http://vimeo.com/2952236 (Inverted Pendulum) • http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?example=InvertedPendulum&section=Simul inkModeling
  26. 26. MERCI DE VOTRE ATTENTION
  27. 27. École Polytechnique de Tunisie Application à base de microprocesseur 2013-2014 Robot à deux roues (Pendule inversé) Réalisé par Yassin AYADI Amèn MEMMI Mahmoud MASMOUDI Elèves ingénieurs en 2ème année, option: SiSy

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