Lavjerrësi i përmbysur: Teoria e Kontrollit dhe Dinamika: 17 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Lavjerrësi i përmbysur është një problem klasik në dinamikën dhe teorinë e kontrollit që përgjithësisht shtjellohet në kurset e fizikës ose matematikës të shkollave të mesme dhe universitare. Duke qenë një entuziast i matematikës dhe shkencës vetë, vendosa të provoj dhe të zbatoj konceptet që kam mësuar gjatë orëve të mia për të ndërtuar një lavjerrës të përmbysur. Zbatimi i koncepteve të tilla në jetën reale jo vetëm që ndihmon në përforcimin e të kuptuarit të koncepteve, por gjithashtu ju ekspozon në një dimension krejt të ri të problemeve dhe sfidave që kanë të bëjnë me prakticitetin dhe situatat e jetës reale që nuk mund të hasni kurrë në orët e teorisë.

Në këtë udhëzues, unë së pari do të prezantoj problemin e lavjerrësit të përmbysur, pastaj do të mbuloj aspektin teorik të problemit, dhe pastaj do të diskutoj harduerin dhe softuerin e kërkuar për të sjellë në jetë këtë koncept.

Unë ju sugjeroj të shikoni videon që është bashkangjitur më lart ndërsa kaloni nëpër udhëzimet që do t'ju japin një kuptim më të mirë.

Dhe së fundi, ju lutemi mos harroni të hidhni një votë në 'Konkursin e Shkencës në Klasë' nëse ju pëlqeu ky projekt dhe mos ngurroni të lini ndonjë pyetje në pjesën e komenteve më poshtë. Gëzuar bërja!:)

Hapi 1: Problemi

Problemi i lavjerrësit të përmbysur është analog me balancimin e një fshesë ose një shtylle të gjatë në pëllëmbën e dorës, e cila është diçka që shumica prej nesh e kanë provuar si fëmijë. Kur sytë tanë shohin polin që bie në një anë të caktuar, ata e dërgojnë këtë informacion në tru i cili kryen llogaritjet e caktuara dhe pastaj udhëzon krahun tuaj të lëvizë në një pozicion të caktuar me një shpejtësi të caktuar për të kundërshtuar lëvizjen e polit, e cila shpresojmë se do të sillte shtylla e kthimit përsëri në vertikale. Ky proces përsëritet disa qindra herë në sekondë, gjë që e mban shtyllën plotësisht nën kontrollin tuaj. Lavjerrësi i përmbysur funksionon në një mënyrë të ngjashme. Qëllimi është të balanconi një lavjerrës me kokë poshtë në një karrocë që lejohet të lëvizë. Në vend të syve, një sensor përdoret për të zbuluar pozicionin e lavjerrësit i cili dërgon informacionin në një kompjuter i cili kryen llogaritjet e caktuara dhe udhëzon aktivizuesit të lëvizin karrocën në një mënyrë që ta bëjnë lavjerrësin përsëri vertikal.

Hapi 2: Zgjidhja

Ky problem i balancimit të një lavjerrësi me kokë poshtë kërkon njohuri për lëvizjet dhe forcat që janë në lojë në këtë sistem. Përfundimisht, kjo pasqyrë do të na lejojë të dalim me "ekuacionet e lëvizjes" të sistemit të cilat mund të përdoren për të llogaritur marrëdhëniet midis prodhimit që shkon te aktivizuesit dhe hyrjeve që vijnë nga sensorët.

Ekuacionet e lëvizjes mund të nxirren në dy mënyra në varësi të nivelit tuaj. Ato ose mund të rrjedhin duke përdorur ligjet themelore të Njutonit dhe disa matematikë të nivelit të shkollës së mesme ose duke përdorur mekanikën Lagrangjiane e cila përgjithësisht futet në kurset e fizikës parauniversitare. (Shënim: Marrja e ekuacioneve të lëvizjes duke përdorur ligjet e Njutonit është e thjeshtë por e lodhshme ndërsa përdorimi i mekanikës Lagrangjiane është shumë më elegant, por kërkon mirëkuptimin e mekanikës Lagrangjiane edhe pse të dyja qasjet përfundimisht çojnë në të njëjtën zgjidhje).

Të dyja qasjet dhe rrjedhimet e tyre zyrtare zakonisht mbulohen në klasat e shkollës së mesme ose universitare në matematikë ose fizikë, megjithëse ato lehtë mund të gjenden duke përdorur një kërkim të thjeshtë në Google ose duke vizituar këtë lidhje. Duke vëzhguar ekuacionet përfundimtare të lëvizjes, vërejmë një lidhje midis katër madhësive:

• Këndi i lavjerrësit në atë vertikale
• Shpejtësia këndore e lavjerrësit
• Përshpejtimi këndor i lavjerrësit
• Përshpejtimi linear i karrocës

Aty ku tre të parat janë sasi që do të maten nga sensori dhe sasia e fundit do t'i dërgohet aktivizuesit për të kryer.

Hapi 3: Teoria e Kontrollit

Teoria e kontrollit është një nënfushë e matematikës që merret me kontrollin dhe funksionimin e sistemeve dinamike në proceset dhe makineritë e krijuara. Objektivi është të zhvillohet një model kontrolli ose një lak kontrolli për të arritur përgjithësisht stabilitetin. Në rastin tonë, balanconi lavjerrësin me kokë poshtë.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të sytheve të kontrollit: kontrolli i lakut të hapur dhe kontrolli i qarkut të mbyllur. Kur zbatoni një kontroll loop të hapur, veprimi i kontrollit ose komanda nga kontrolluesi është i pavarur nga dalja e sistemit. Një shembull i mirë i kësaj është një furrë, ku sasia e kohës në të cilën furra mbetet varet plotësisht nga kohëmatësi.

Ndërsa në një sistem me qark të mbyllur, komanda e kontrolluesit varet nga reagimet nga gjendja e sistemit. Në rastin tonë, reagimi është këndi i lavjerrësit duke iu referuar normales e cila përcakton shpejtësinë dhe pozicionin e karrocës, prandaj duke e bërë këtë sistem një sistem me lak të mbyllur. Bashkangjitur më sipër është një paraqitje vizuale në formën e një diagrami bllok të një sistemi me lak të mbyllur.

Ekzistojnë disa teknika të mekanizmit të reagimit, por një nga më të përdorurat është kontrolluesi proporcional -integral -derivativ (kontrolluesi PID), i cili është ajo që ne do të përdorim.

Shënim: Kuptimi i funksionimit të kontrolluesve të tillë është shumë i dobishëm në zhvillimin e një kontrolluesi të suksesshëm edhe pse shpjegimi i operacioneve të një kontrolluesi të tillë është përtej qëllimit të këtij udhëzuesi. Në rast se nuk keni hasur në këta lloj kontrollorësh në kursin tuaj ka tufa materialesh në internet dhe një kërkim i thjeshtë në google ose një kurs online do t'ju ndihmojë.

Hapi 4: Zbatimi i këtij projekti në klasën tuaj

Grupi i Moshave: Ky projekt është kryesisht për studentët e shkollave të mesme ose universitare, por gjithashtu mund t'u paraqitet fëmijëve më të vegjël thjesht si një demonstrim duke dhënë një pasqyrë të koncepteve.

Konceptet e mbuluara: Konceptet kryesore që mbulohen me këtë projekt është teoria e dinamikës dhe kontrollit.

Koha e kërkuar: Pasi të jenë mbledhur dhe fabrikuar të gjitha pjesët, montimi zgjat 10 deri në 15 minuta. Krijimi i modelit të kontrollit kërkon më shumë kohë, për këtë, studentëve mund t'u jepet 2 deri në 3 ditë. Pasi secili student individual (ose grupe studentësh) të kenë zhvilluar modelet e tyre përkatëse të kontrollit, një ditë tjetër mund të përdoret për demonstrimin e individëve ose ekipeve.

Një mënyrë për të zbatuar këtë projekt në klasën tuaj do të ishte ndërtimi i sistemit (i përshkruar në hapat e mëposhtëm), ndërsa grupi po punon në nënçështjet e fizikës në lidhje me dinamikën ose ndërsa ata po studiojnë sisteme kontrolli në klasat e matematikës. Në këtë mënyrë, idetë dhe konceptet që ata hasin gjatë orës së mësimit mund të zbatohen drejtpërdrejt në një aplikim të botës reale duke i bërë konceptet e tyre shumë më të qarta sepse nuk ka mënyrë më të mirë për të mësuar një koncept të ri sesa duke e zbatuar atë në jetën reale.

Një sistem i vetëm mund të ndërtohet, së bashku si një klasë dhe më pas klasa mund të ndahet në ekipe, secila duke ndërtuar një model kontrolli nga e para. Secili ekip mund të demonstrojë punën e tij në një format konkursi, ku modeli më i mirë i kontrollit është ai që mund të balancojë më gjatë dhe të përballojë lëvizjet dhe shtytjet e fuqishme.

Një mënyrë tjetër për të zbatuar këtë projekt në klasën tuaj do të ishte të krijoni fëmijë më të mëdhenj (të nivelit të shkollës së mesme ose më shumë), të zhvilloni këtë projekt dhe t'ua demonstroni atë fëmijëve më të vegjël duke u dhënë atyre një pasqyrë të dinamikës dhe kontrolleve. Kjo jo vetëm që mund të ndez interes për fizikën dhe matematikën për fëmijët më të vegjël, por gjithashtu do të ndihmojë studentët më të mëdhenj të kristalizojnë konceptet e tyre të teorisë, sepse një nga mënyrat më të mira për të forcuar konceptet tuaja është duke ua shpjeguar të tjerëve, veçanërisht fëmijëve më të vegjël siç kërkon. ju për të formuluar idetë tuaja në një mënyrë shumë të thjeshtë dhe të qartë.

Hapi 5: Pjesët dhe Furnizimet

Karroca do të lejohet të lëvizë lirshëm në një sërë shinash duke i dhënë asaj një shkallë të vetme lirie. Këtu janë pjesët dhe furnizimet e nevojshme për të bërë lavjerrësin dhe sistemin e karrocave dhe shinave:

Elektronikë:

• Një bord i pajtueshëm me Arduino, çdo do të funksionojë. Unë rekomandoj një Uno në rast se nuk jeni shumë me elektronikë sepse do të jetë më e thjeshtë të ndiqni.
• Një motor stepper Nema17, i cili do të funksionojë si aktivizues për karrocën.
• Një shofer me motor stepper, edhe një herë çdo gjë do të funksionojë, por unë rekomandoj shoferin me motor stepper A4988 sepse thjesht do të jetë më e thjeshtë për tu ndjekur.
• Një MPU-6050 Gjashtë Bosht (Gyro + Accelerometer), i cili do të zbulojë parametra të ndryshëm si këndi dhe shpejtësia këndore e lavjerrësit.
• Një furnizim me energji 12v 10A, 10A është në të vërtetë një mbingarkesë e lehtë për këtë projekt specifik, gjithçka mbi 3A do të funksionojë, por të kesh mundësinë për të nxjerrë rrymë shtesë lejon zhvillimin e ardhshëm, ku mund të kërkohet më shumë energji.

Hardware:

• 16 x kushineta, kam përdorur kushineta skateboard dhe ato funksionuan shkëlqyeshëm
• 2 x rrotulla GT2 dhe rrip
• Rreth 2.4 metra tub PVC 1.5 inç
• Një tufë me arra dhe bulona 4mm

Disa nga pjesët që u përdorën në këtë projekt u shtypën edhe në 3D, prandaj të kesh një printer 3D do të jetë shumë i dobishëm, megjithëse pajisjet e printimit 3D lokal ose online janë zakonisht të disponueshme.

Kostoja totale e të gjitha pjesëve është pak më pak se 50 $ (pa përfshirë printerin 3D)

Hapi 6: Pjesë të printuara në 3D

Disa nga pjesët e sistemit të karrocave dhe shinave duhej të bëheshin me porosi, kështu që unë përdorja Autodesk falas për të përdorur Fusion360 për të modeluar skedarët cad dhe printimin 3D të tyre në një printer 3D.

Disa nga pjesët që ishin thjesht forma 2D, të tilla si lavjerrësi dhe krevati i portës, ishin të prera me lazer pasi ishte shumë më e shpejtë. Të gjithë skedarët STL janë bashkangjitur më poshtë në dosjen e zipuar. Këtu është një listë e plotë e të gjitha pjesëve:

• 2 x Roller Gantry
• 4 x Kapakë të Fundit
• 1 x Kllapa Stepper
• 2 x Mbajtës mbajtës i rrotullës së papunë
• 1 x Mbajtës i lavjerrësit
• 2 x Shtojca e rripit
• 1 x Mbajtës i mbajtësit të lavjerrësit (a)
• 1 x Mbajtës i mbajtësit të lavjerrësit (b)
• 1 x Hapësirë e vrimës së rrotullës
• 4 x Hapësirë vrima mbajtëse
• 1 x Pjatë Gantry
• 1 x Pllakë mbajtëse Stepper
• 1 x Pllakë mbajtëse e rrotullës së papunë
• 1 x Lavjerrës (a)
• 1 x Lavjerrës (b)

Në total ka 24 pjesë, të cilat nuk kërkojnë shumë kohë për tu printuar pasi pjesët janë të vogla dhe mund të printohen së bashku. Gjatë këtij udhëzimi, unë do t'i referohem pjesëve të bazuara në emrat në këtë listë.

Hapi 7: Montimi i Rollers Gantry

Rrotullat e portës janë si rrotat për karrocën. Këto do të rrotullohen përgjatë pistës PVC e cila do të lejojë karrocën të lëvizë pa probleme me fërkime minimale. Për këtë hap, kapni dy rrotullat e kantierit të printuar 3D, 12 kushineta dhe një tufë arrash dhe bulonash. Ju do të keni nevojë për 6 kushineta për rul. Bashkangjitni kushinetat në rul duke përdorur arrat dhe bulonat (Përdorni fotografitë si referencë). Pasi të jetë bërë çdo rul, rrëshqitini ato mbi tubin PVC.

Hapi 8: Montimi i Sistemit të Drejtimit (Stepper Motor)

Karroca do të drejtohet nga një motor stepper standard Nema17. Mbërtheni motorin në kllapën e hapit duke përdorur vida që duhet të kishin ardhur si një grup me hapësin. Pastaj vidhosni kllapën në pllakën e mbajtësit të hapave, rreshtoni 4 vrimat në kllapa me 4 në pjatë dhe përdorni arra dhe bulona për t'i siguruar të dyja së bashku. Tjetra, montoni rrotullën GT2 në boshtin e motorit dhe ngjitni 2 kapakët në pllakën e mbajtësit të hapit nga poshtë duke përdorur më shumë arra dhe bulona. Pasi të keni mbaruar, mund t'i rrëshqitni kapëset fundore mbi tuba. Në rast se përshtatja është shumë e drejtë në vend që të detyroni kapëset përfundimtare në tuba, unë rekomandoj të lëmoni sipërfaqen e brendshme të kapakut të printuar 3D derisa përshtatja të jetë e fortë.

Hapi 9: Montimi i sistemit të drejtimit (rrotull i papunë)

Arrat dhe bulonat që po përdornin ishin 4 mm në diametër edhe pse gropat në rrotull dhe kushineta ishin 6 mm, kjo është arsyeja pse më duhej të printoja adaptorë 3D dhe t'i fusja në vrimat e rrotullës dhe kushinetave në mënyrë që ata të mos bënin lëkundet në rrufe në qiell. Nëse keni arra dhe bulona të madhësisë së duhur, nuk do të keni nevojë për këtë hap.

Vendosni kushinetat në mbajtësen e kushinetave të rrotullës. Edhe një herë nëse përshtatja është shumë e ngushtë, përdorni letër zmerile për të lëmuar lehtë murin e brendshëm të mbajtësit të mbajtësit të rrotullës boshe. Kaloni një rrufe në mes të njërit prej kushinetave, pastaj futeni një rrotull mbi bulonën dhe mbyllni skajin tjetër të grupit të dytë të mbajtëses së kushinetës dhe mbajtësit të rrotullës.

Pasi të ketë mbaruar, bashkoni palën e mbajtësve të rrotullës së papunë në pllakën e mbajtësit të rrotullës së papunë dhe ngjitni kapakët në faqen e poshtme të kësaj pllake, të ngjashme me hapin e mëparshëm. Së fundi, mbyllni skajin e kundërt të dy tubave PVC duke përdorur këto kapëse. Me këtë binarët për karrocën tuaj janë të plota.

Hapi 10: Montimi i Gantry

Hapi tjetër është ndërtimi i karrocës. Bashkojini të dy rrotullat së bashku duke përdorur pllakën e portës dhe 4 arra dhe bulona. Pllakat e portës kanë çarje në mënyrë që të mund të rregulloni pozicionin e pllakës për rregullime të vogla.

Tjetra, montoni dy shtojcat e rripit në të dy anët e pllakës së portës. Sigurohuni t'i lidhni ato nga poshtë, përndryshe rripi nuk do të jetë në të njëjtin nivel. Sigurohuni që të kaloni edhe bulonat nga poshtë, sepse përndryshe, nëse bulonat janë shumë të gjatë, ato mund të shkaktojnë një pengesë për rripin.

Së fundi, lidhni mbajtësen e lavjerrësit në pjesën e përparme të karrocës duke përdorur arra dhe bulona.

Hapi 11: Montimi i Lavjerrësit

Lavjerrësi u bë në dy pjesë thjesht për të kursyer në material. Ju mund t'i ngjitni të dy pjesët së bashku duke i rreshtuar dhëmbët dhe duke i mbivendosur ato. Përsëri shtyni ndarësit e vrimave të kushinetave në dy kushinetat për të kompensuar diametrat më të vegjël të bulonave dhe më pas shtyni kushinetat në vrimat e kushinetave të dy pjesëve të mbajtësit të mbajtësit të lavjerrësit. Shtrëngoni dy pjesët e printuara 3D në secilën anë të skajit të poshtëm të lavjerrësit dhe sigurojini të tre së bashku duke përdorur 3 arra dhe bulona që kalojnë nëpër mbajtëset e mbajtësve të lavjerrësit. Kaloni një rrufe në qiell përmes dy kushinetave dhe siguroni skajin tjetër me një arrë përkatëse.

Tjetra, kapeni MPU6050 dhe ngjiteni në skajin e kundërt të lavjerrësit duke përdorur vida montimi.

Hapi 12: Montimi i lavjerrësit dhe rripave

Hapi i fundit është montimi i lavjerrësit në karrocë. Bëni këtë duke kaluar bulonën që keni kaluar më parë përmes dy kushinetave të lavjerrësit, përmes vrimës në mbajtësen e lavjerrësit që është ngjitur në pjesën e përparme të karrocës dhe përdorni një arrë në anën tjetër për të siguruar lavjerrësin mbi karrocë.

Së fundi, kapeni rripin tuaj GT2 dhe siguroni së pari një fund në njërën prej shtojcave të rripit që është kapur mbi karrocë. Për këtë, unë kam përdorur një kapëse të rregullt të printueshme 3D të rripit, e cila ngjitet në fund të rripit dhe e pengon atë të rrëshqasë nëpër vrimën e ngushtë. Stilet për këtë pjesë mund të gjenden në Thingiverse duke përdorur këtë lidhje. Mbështilleni rripin deri në rrotullën stepper dhe rrotullën boshe dhe sigurojeni skajin tjetër të rripit në pjesën e fiksimit të rripit në skajin e kundërt të karrocës. Tensiononi rripin duke u siguruar që të mos shtrëngoni shumë ose të mos e humbni shumë dhe me këtë lavjerrësi dhe karroca juaj është e plotë!

Hapi 13: Tela dhe Elektronikë

Instalimet përbëhen nga lidhja e MPU6050 me Arduino dhe instalimet elektrike të sistemit të vozitjes. Ndiqni diagramin e instalimeve elektrike të bashkangjitur më sipër për të lidhur secilën përbërës.

MPU6050 për Arduino:

• GND në GND
• +5v në +5v
• SDA në A4
• SCL në A5
• Int në D2

Motori stepper tek shoferi stepper:

• Spiralja 1 (a) në 1A
• Spiralja 1 (b) deri në 1B
• Spiralja 2 (a) në 2A
• Spiralja 2 (b) deri në 2B

Shofer Stepper në Arduino:

• GND në GND
• VDD në +5v
• HAPI në D3
• DIR në D2
• VMOT në terminalin pozitiv të furnizimit me energji elektrike
• GND në terminalin tokësor të furnizimit me energji elektrike

Kunjat e Fjetjes dhe Rivendosjes në drejtuesin e hapit duhet të lidhen me një kërcyes. Dhe së fundi, është një ide e mirë të lidhni një kondensator elektrolitik prej rreth 100 uF paralelisht me terminalet pozitivë dhe tokëzues të furnizimit me energji.

Hapi 14: Kontrolli i sistemit (Kontrolli proporcional)

Fillimisht, vendosa të provoj një sistem bazë kontrolli proporcional, domethënë, shpejtësia e karrocës është thjesht proporcionale me një faktor të caktuar me këndin që bën lavjerrësi me vertikalen. Ky ishte menduar të ishte thjesht një test për të siguruar që të gjitha pjesët të funksiononin si duhet. Megjithëse, ky sistem proporcional bazë ishte mjaft i fortë për ta bërë lavjerrësin tashmë të balancuar. Lavjerrësi madje mund të kundërshtojë shtytjet dhe lëvizjet e buta mjaft fuqishëm. Ndërsa ky sistem kontrolli funksionoi jashtëzakonisht mirë, ai ende kishte disa probleme. Nëse i hedhim një sy grafikut të leximeve të IMU gjatë një kohe të caktuar, ne mund të vërejmë qartë lëkundje në leximet e sensorit. Kjo nënkupton se sa herë që kontrolluesi përpiqet të bëjë një korrigjim, ai gjithmonë tejkalon një sasi të caktuar, e cila është, në fakt, vetë natyra e një sistemi proporcional kontrolli. Ky gabim i vogël mund të korrigjohet duke zbatuar një lloj tjetër të kontrolluesit i cili merr parasysh të gjithë këta faktorë.

Kodi për sistemin e kontrollit proporcional është bashkangjitur më poshtë. Kodi kërkon mbështetjen e disa bibliotekave shtesë të cilat janë biblioteka MPU6050, biblioteka PID dhe biblioteka AccelStepper. Këto mund të shkarkohen duke përdorur menaxherin e bibliotekës së integruar të Arduino IDE. Thjesht shkoni te Skica >> Përfshi Bibliotekën >> Menaxhoni Bibliotekat dhe pastaj thjesht kërkoni PID, MPU6050 dhe AccelStepper në shiritin e kërkimit dhe instalojini ato thjesht duke klikuar në butonin Instalo.

Edhe pse, këshilla ime për të gjithë ju që jeni entuziastë të shkencës dhe matematikës, do të ishte të provoni dhe të krijoni një kontrollues të këtij lloji nga e para. Kjo jo vetëm që do të forcojë konceptet tuaja në lidhje me dinamikën dhe teoritë e kontrollit, por gjithashtu do t'ju japë një mundësi për të zbatuar njohuritë tuaja në aplikimet e jetës reale.

Hapi 15: Kontrolli i sistemit (Kontrolli PID)

Në përgjithësi, në jetën reale, pasi një sistem kontrolli të jetë mjaft i fortë për zbatimin e tij, inxhinierët zakonisht thjesht përfundojnë projektin në vend që të komplikojnë situatat duke përdorur sisteme më komplekse të kontrollit. Por në rastin tonë, ne po ndërtojmë këtë lavjerrës të përmbysur thjesht për qëllime edukative. Prandaj ne mund të përpiqemi të përparojmë në sisteme më komplekse të kontrollit siç është kontrolli PID, i cili mund të jetë shumë më i fuqishëm sesa një sistem bazë kontrolli proporcional.

Megjithëse kontrolli PID ishte shumë më kompleks për t'u zbatuar, pasi të zbatohej në mënyrë korrekte dhe të gjente parametrat e përsosur të akordimit, lavjerrësi u balancua dukshëm më mirë. Në këtë pikë, ajo gjithashtu mund të kundërshtojë goditjet e lehta. Leximet nga IMU gjatë një kohe të caktuar (bashkangjitur më lart) gjithashtu dëshmojnë se leximet kurrë nuk shkojnë shumë larg për pikën e dëshiruar, domethënë atë vertikale, duke demonstruar se ky sistem kontrolli është shumë më efektiv dhe më i fortë se kontrolli bazë proporcional Me

Edhe një herë, këshilla ime për të gjithë ju që jeni entuziastë të shkencës dhe matematikës, do të ishte të provoni dhe të krijoni një kontrollues PID nga e para para se të përdorni kodin që është bashkangjitur më poshtë. Kjo mund të merret si një sfidë, dhe askush nuk e di, dikush mund të dalë me një sistem kontrolli që është shumë më i fortë se çdo gjë që është provuar deri më tani. Edhe pse një bibliotekë e fortë PID është tashmë në dispozicion për Arduino e cila u zhvillua nga Brett Beauregard që mund të instalohet nga menaxheri i bibliotekës në Arduino IDE.

Shënim: Çdo sistem kontrolli dhe rezultati i tij demonstrohet në videon që është bashkangjitur në hapin e parë.

Hapi 16: Përmirësime të mëtejshme

Një nga gjërat që doja të provoja ishte një funksion "lëkundës", ku lavjerrësi fillimisht varet nën karrocë dhe karroca bën disa lëvizje të shpejta lart e poshtë përgjatë shiritit për të ngritur lavjerrësin nga një varje pozicion në një pozicion përmbysur përmbys. Por kjo nuk ishte e mundur me konfigurimin aktual sepse një kabllo e gjatë duhej të lidhte njësinë matëse inerciale me Arduino, prandaj një rreth i plotë i bërë nga lavjerrësi mund të ketë shkaktuar kthesën dhe kapjen e kabllit. Kjo çështje mund të trajtohet duke përdorur një kodues rrotullues të bashkangjitur në boshtin e lavjerrësit në vend të një njësie matëse inerciale në majë të tij. Me një kodues, boshti i tij është e vetmja gjë që rrotullohet me lavjerrësin, ndërsa trupi qëndron i palëvizshëm, që do të thotë se kabllot nuk do të rrotullohen.

Një tipar i dytë që doja të provoja, ishte të balancoja një lavjerrës të dyfishtë në karrocë. Ky sistem përbëhet nga dy lavjerrës të lidhur njëri pas tjetrit. Edhe pse dinamika e sistemeve të tilla është shumë më komplekse dhe kërkon shumë më tepër kërkime.

Hapi 17: Rezultatet Finale

Një eksperiment i tillë mund të transformojë gjendjen shpirtërore të një klase në një mënyrë pozitive. Në përgjithësi, shumica e njerëzve preferojnë të jenë në gjendje të zbatojnë koncepte dhe ide për t'i kristalizuar ato, përndryshe, idetë mbeten "në ajër", gjë që i bën njerëzit të priren t'i harrojnë ato më shpejt. Ky ishte vetëm një shembull i aplikimit të koncepteve të caktuara të mësuara gjatë klasës në një aplikim të botës reale, megjithëse kjo sigurisht do të ndezë entuziazmin tek studentët që përfundimisht të përpiqen dhe të dalin me eksperimentet e tyre për të testuar teoritë, të cilat do t'i bëjnë klasat e tyre të ardhshme shumë më tepër e gjallë, e cila do t'i bëjë ata të duan të mësojnë më shumë, gjë që do t'i bëjë ata të dalin me eksperimente më të reja dhe ky cikël pozitiv do të vazhdojë derisa klasat e ardhshme të jenë plot me eksperimente dhe projekte të tilla argëtuese dhe të këndshme.

Shpresoj se ky do të jetë fillimi i shumë eksperimenteve dhe projekteve të tjera! Nëse ju pëlqeu kjo e udhëzueshme dhe e gjetët të dobishme, ju lutemi hidhni një votë më poshtë në "Konkursin e Shkencës në Klasë" dhe çdo koment ose sugjerim janë të mirëseardhura! Faleminderit!:)

Vendi i dytë në Konkursin e Shkencës në Klasë