實驗結果

47

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

(a)為陀螺儀量測數值

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

(b)為車身傾斜角度

1秒 (c)

10V

控制電壓

1秒 (c)

10V

控制電壓

(c)為馬達控制量

圖 4.4 模糊控制系統於實驗條件一之實驗結果

49

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

施一小力 於單擺上

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

施一小力 於單擺上

(a)為陀螺儀量測數值

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

施一小力 於單擺上

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

施一小力 於單擺上

(b)為車身傾斜角度

1秒 (c)

10V

控制電壓

施一小力

於單擺上 1秒

(c) 10V

控制電壓

施一小力 於單擺上

(c)為馬達控制量

圖 4.5 模糊控制系統於實驗條件二之實驗結果

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

(a)為陀螺儀量測數值

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

(b)為車身傾斜角度

1秒 (c)

10V

控制電壓

1秒 (c)

10V

控制電壓

(c)為馬達控制量

圖 4.6 模糊滑動模式控制系統於實驗條件一之實驗結果

51

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

施一小力 於單擺上

1秒 (a)

240^o/sec

傾斜角速度

施一小力 於單擺上

(a)為陀螺儀量測數值

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

施一小力 於單擺上

1秒 (b)

5^o

傾斜角度

施一小力 於單擺上

(b)為車身傾斜角度

1秒 (c)

10V

控制電壓

施一小力

於單擺上 1秒

(c) 10V

控制電壓

施一小力 於單擺上

(c)為馬達控制量

圖 4.7 模糊滑動模式控制系統於實驗條件二之實驗結果

第五章 結論與建議

5.1 結論

一般在研究賽格威平衡系統之機構皆十分昂貴，本論文為了研究單輪賽格威 平衡系統，首先在在機構方面，使用樂高積木與單顆馬達作為機構主體。在感測 器方面，僅使用一顆陀螺儀測量車身的傾斜角速度，因為所量測之數值為一類比 訊號容易受到雜訊干擾，本文透過卡曼濾波器的數位濾波方式得到較佳的量測訊 號，再透過積分求得傾斜角度。在控制法則上，分別利用模糊控制與模糊滑動模 式控制成功地控制單輪賽格威平衡系統，且上述兩種控制系統均不需使用複雜的 數學動態方程式，而用模糊滑動模式控制設計的車身平衡控制器其優點為減少了 規則庫之規則數量，簡化了系統設計之複雜度。最後，經由車身平衡控制與外加 干擾力測詴實驗結果顯示所設計之模糊控制器與模糊滑動模式控制器可以達到 穩定的平衡控制，成功的實現了單輪賽格威平衡控制車。

53

5.2 未來研究

本論文實現的簡易版賽格威平衡控制車，只能達到前進與後退的基本控制功 能，在許多方面仍然有許多不足的地方，在未來之研究發展上可考慮增加其它功 能，如定速巡航與上下坡等動作，藉此分析整個控制器效能。本文無法進行此類 實驗主要因為電源部份的問題，所設計之控制卡未包含電源轉換機制，造成需要 額外供給電源，因此無法進行定速巡航與上下坡等動作。未來研究可朝以下幾個 方向努力。一、控制卡改善工作，可增加電源轉換機制。二、機構改善，可增加 為一般兩輪之賽格威平衡車。三、演算法改善，可增加適應性學習法則，讓系統 自己本身可自我學習所需之控制規則庫。

第六章 參考文獻

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[2]http://www.segway.com/

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[5]Philo's Home, http://www.philohome.com/nxtway/nxtway.htm [6]http://www.hitechnic.com/blog/gyro-sensor/htway/

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[11]賈證主，VHDL 數位系統設計與與用，台科大圖書股份有限公司，2004 年。

[12]陳榮、陳華，精通 VHDL 晶片設計，碁峰資訊股份有限公司，2003 年。

[13]田耘、徐文波，Xilinx FPGA，清華大學出版社，2008 年。

[14]http://www.terasic.com.tw/

[15]http://philohome.com/nxtmotor/nxtmotor.htm

[16]Michael Gasperi, Philippe Hurbain, Isabelle Hurbain. “ Extreme NXT: Extending the LEGO MINDSTORMS NXT to the Next Level”, 2007.

[17]C. Elmas, O. Ustun, and H.H. Sayan, A neuro-fuzzy controller for speed control of a permanent magnet synchronous motor drive, Expert Systems with

在文檔中 中 華 大 學 碩 士 論 文 (頁 56-64)