第三章 單輪賽格威平衡系統設計
3.3 實驗結果
28
29
向後回原點 4 秒。並且可從圖 3.8(a)與圖 3.9(a)觀察出來，使用 DFSMC 控制方 法前進後退時比狀態迴授控制方法機身擺動幅度更來的小，但是在圖 3.8(b)與圖 3.9(b)單輪賽格威移動，狀態迴授控制方法卻比 DFSMC 控制方法距離擺動幅度 來的小，這是因為差速的問題。綜合參考圖 3.8(c)與 3.9(c)馬達之控制量可發現 使用使用 DFSMC 控制方法比狀態迴授控制方法給馬達之控制量更來的小與少，
這表是使用 DFSMC 控制方法確實比狀態迴授控制方法更有效達到控制平衡之 目的。
實驗三：單輪賽格威克服障礙物
使用狀態迴授控制如圖 3.10 所示與 DFSMC 控制如圖 3.11 所示，來控制單 輪賽格威前進退後在行走軌道上加入障礙物，並且觀察兩種控制方法之差異性。
利用實驗二使機體前進退後時並且在前方擺設 5mm 高度的壓克力板，並且觀察 兩種控制方式之優異性，從圖 3.10(a)與 3.11(a)可看出在克服壓克力板時，DFSMC 控制方法比狀態迴授控制方法機身擺動幅度依舊較小，接著觀察機身位置從圖 3.10(b)與 3.11(b)在控制平衡時差速問題還是存在，並且發現使用 DFSMC 控制方 法現從障礙物下來時超過滿多位置，但是在克服障礙物時比狀態迴授控制來的更 有效率。
圖 3.5 自製之單輪賽格威
30 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
1m 2sec 0m
body position
(b)
8V 2sec 0V
control input of motor
(c)
圖 3.6 使用狀態迴授控制單輪賽格威站立不動 (a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖 延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
31 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
1m 2sec 0m
body position
(b)
8V 2sec 0V
(c)
control input of motor
圖 3.7 使用 DFSMC 控制單輪賽格威站立不動 (a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖 延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
32 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
2sec 8V
0V
control input of motor
(c)
2sec 1m
0m
body position
(b)
(a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖
圖 3.8 使用狀態迴授控制單輪賽格威前進退後 8 秒後機體開始向前行走
12 秒後機體開始向後行走
16 秒後機體開始向原點行走 行走時使機身傾斜角速度
延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
33 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
2sec 1m
0m
body position
(b)
2sec 8V
0V
(c)
control input of motor (a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖
圖 3.9 使用 DFSMC 控制單輪賽格威前進退後 8 秒後機體開始向前行走
12 秒後機體開始向後行走
16 秒後機體開始向原點行走 行走時使機身傾斜角速度
延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
34 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
1m 2sec 0m
body position
(b)
2sec 8V
0V
control input of motor
(c)
(a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖
圖 3.10 使用狀態迴授控制單輪賽格威克服障礙物 碰到障礙物時
從障礙物上下來過頭 前進時碰到障礙物使機身傾斜角速度
從障礙物下來過頭使機身傾斜角速度 延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
35 12o 2sec
0o
body pitch angle
(a)
2sec 1m
0m
body position
(b)
8V 2sec 0V
(c)
control input of motor (a)賽格威系統傾斜角之響應圖
(b)賽格威系統位移之響應圖
(c)馬達控制量之響應圖
圖 3.11 使用 DFSMC 控制單輪賽格威克服障礙物 碰到障礙物時
從障礙物上下來過頭 延遲 2 秒讓操作者放好受測系統
36