Controle moderno de biciclo autônomo com visão computacional

Abstract

O projeto direciona a modelagem física do sistema usando o método de EulerLagrange, a construção do modelo 3D e de um simulador em Simulink, bem como o desenvolvimento de um controle baseado no algoritmo LQR (Linear Quadratic Regulator), sua discretização e implementação em um microcontrolador com acesso ao hardware desenvolvido para aquisição de informações de ângulo, velocidade angular e velocidade angular das rodas, além do controle dos atuadores. Após essas etapas do Processo de Desenvolvimento de Produto, itera-se as matrizes de ajuste do algoritmo para melhor desempenho do controlador e testa-se o envio de setpoints para o microcontrolador. Em paralelo a isso, desenvolve-se o controle para movimentação dos servomotores que movimentam o suporte do microcontrolador com câmera fixado nele. Por fim, integra-se o controle de estabilidade e movimentação, com o controle dos servomotores e a visualização das imagens captadas pela câmera.The project focuses on the physical modeling of the system, using the Euler-Lagrange method, the construction of the 3D model and a simulator in Simulink, as well as the development of a control system based on the LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm, its discretization, and implementation on a microcontroller with access to the hardware developed for acquiring angle, angular velocity, and wheel angular velocity data, in addition to controlling the actuators. After these stages of the Product Development Process, the algorithm’s tuning matrices are iterated for improved controller performance, and the transmission of setpoints to the microcontroller is tested. In parallel, the control system for driving the servomotors, which move the microcontroller support with the attached camera, is developed. Finally, the stability and motion control are integrated with the servomotor control and the visualization of the images captured by the camera