Движение по черной линии. Релейный регулятор

Тема: Движение по чёрной линии. Релейный регулятор

Цель: познакомить обучающих с релейным регулятором для движения по чёрной линии

Задачи:

·         Научить обучающихся определять среднее значение серого для светоцветовых датчиков

·         Написать программу для релейного регулятора

·         Проехать по чёрной линии при помощи релейного регулятора

Оборудование:

·         Компьютер с установленной программой

·         Наборы Mundstorms EV3

·         Поле с черной линией шириной 25 мм

Материал для урока

Регулятор – это устройство, выполняющее задачу поддержания объекта управления в определённом состоянии. Регулятор получает информацию о состоянии объекта управления с помощью датчиков и вырабатывает управляющее воздействие для того, чтобы его корректировать.

Регуляторы часто встречаются в повседневной жизни: кондиционер поддерживает температуру в помещении, стиральная машина умеет поддерживать скорость вращения барабана с помощью специальных датчиков – энкодеров, кулер в компьютере тоже имеет регулятор, так скорость его вращения зависит от температуры нагревания процессора.

Есть и совсем простой бытовой пример – регулятор уровня воды в бачке унитаза. Принцип прост: если в бачке уровень воды ниже определённой планки - клапан открывается, если наоборот, выше – клапан закрывается.

Релейный регулятор

Релейный регулятор – это тип регуляторов, который может вырабатывать ограниченное количество вариантов (положений регулятора) движения, обычно от 2 до 4.

Построим стандартную двухмоторную тележку одним датчиком цвета. Желательно, чтобы ведущие колёса и датчик, образовывали собой равносторонний треугольник, тогда движение будет наиболее стабильным.

Робот должен двигаться по границе линии, находясь датчиком между белым и чёрным. Построим двухпозиционный релейный регулятор, который заставит робота поворачивать вправо, когда датчик находится над белым, и поворачивать влево, когда датчик находится над чёрным.

Рассмотрим программу, как видите, программа находится в цикле будет повторяться бесконечно

Если датчик начитает отклоняться от значения серого в одну или другую сторону, то один мотор практически останавливается, а второй едет с той же скоростью. Этот алгоритм называется «Волна», т.к. робот будет ехать вдоль линии волнообразным движением.

Релейный регулятор для одного датчика цвета

Значения среднего подбираются как значение черного плюс значение белого и поделить на 2

(L_ч+L_б)/2

В примере среднее значение датчиков 50. Это значит, что в сумме оба измерения дали 100, например:

Черное значение 6, а белое – 94

(6+94)/2=50

Релейный регулятор для двух датчиков цвета

Робот будет получать значение с датчиков, и при отклонении в одну или другую сторону моторы будут стремиться вернуть его на линию.

При управлении этим алгоритмов на, крутых поворотах робот может съехать с линии, поэтому, выигрывая в скорости, можно проиграть в точности.

Запускаем робота по линии и наблюдаем за работой.

Для движения на двух датчиках необходимо подбирать датчики с одинаковыми показателями значений черного и белого, или максимальным расхождением на 3.

В конце урока можно предложить обучающимся посоревноваться между собой и пройти траекторию на время.

Вывод:

· Алгоритм прост в воспроизведении начинающими обучающимися

· Робот способен следовать вдоль линии с плавными поворотами, на крутых поворотах робот теряет линию

· Скорость прохождения трассы достаточно высока

При создании материала была использована статься Моногарова Евгения Владимировича «Регуляторы простым языком» https://robofinist.ru/article/66

Книга: Овсяницкая Л.Ю. Алгоритмы и программы движения робота Lego Mindstorms EV3 по линии / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – М.: Издательство «Перо», 2015. – 168 с.

Скачано с www.znanio.ru