Розглянуто новий вид персонального електричного транспортного засобу (ЕТЗ) — сегвей чи гіроборд, у якому користувач під час керування рухом бере безпосередню участь у балансуванні свого положення відносно осі, що з’єднує два колеса з індивідуальними електроприводами. Такий ЕТЗ — складна людино-машинна система, робота якої залежить від команд людини та відповідної реакції системи автоматичного керування (САК) рухом. Тому для розроблення останньої необхідно знати як закономір- ності роботи електромеханічної системи цього ЕТЗ, так і навички керування, які набув користувач. На основі рівняння Лагранжа ІІ роду розроблено математичну модель кінематики руху такого ЕТЗ у вигляді нелінійної системи взаємозв’язаних диферен- ціальних рівнянь другого порядку. Як системи електроприводів коліс застосовано замкнені за струмами якоря синхронні машини із постійними магнітами, які керуються транзисторними інверторами напруги за положенням їх роторів відповідно до сигналів, отриманих від встановлених на колесах енкодерів. Завдання на електромагнітні моменти приводів коліс формують ПД-регулятори за сигналами від системи давачів — твердотільних гіроскопа та акселерометра, які дають змогу визначити кут нахилу тіла користувача. За розробленою функціональною схемою системи «користувач — гіроборд» у середовищі Matlab/Simulink створено імітаційну комп’ютерну модель, в яку входить розроблена математична модель кінематики руху гіроборда із користувачем. Ця модель імітує поведінку користувача, а також роботу САК електроприводами коліс. Визначено раціональні налаштування регуляторів моделі. У результаті проведеного комп’ютерного симулювання циклу руху гіроборда отримано низку осцилограм основних координат, що описують динаміку системи. Вони дали змогу зрозуміти закономірності взаємодії людини і машини та показали працездатність розроблених підходів до побудови системи керування гіробордом.
Jeon D., Hong W. T., Choi H. Smart personal mobility (SPM) for service and entertainment // Proc. 11th ACM/IEEE Int. Conf. on Human-Robot Interaction (HRI), 2016, рр. 557.
https://doi.org/10.1109/HRI.2016.7451854
Govardhan P., Thakre A., Shende N., Phadnis N., Muley S., Survey on self balancing two wheel electric prototype // Int. J. Engineering Research and General Science, 2017, vol. 5, Is. 5, рp. 32-36.
Draz M. U., Ali M. S., Majeed M., Ejaz U., Izhar U. Segway electric vehicle // Proc. Int. Conf. Robotics and Artificial Intelligence, 2012, рр. 34-39.
https://doi.org/10.1109/ICRAI.2012.6413423
Cardozo G. S. S., Vera L. M. S. Prototype for a self-balanced personal transporter // Proc. 2012 Workshop on Engineering Applications, 2012, рр. 1-6.
https://doi.org/10.1109/WEA.2012.6220101
Siemionov M. E. Modiel' dinamiki obratnogo mayatnika s gisterezisnym upravlieniyem [Model of an inverse pendulum dynamics with hysteresis control] / M. E. Siemionov, Z. Khatif, O. O. Rieshetova, A. A. Diemchuk, P. A. Mielieshko // Viestnik Voroniehzskogo Gosudarstviennogo Universitieta. Sieriya: Fizika. Matiematika [Bulletin of the Voronezh State University. Series: Physics. Maths.], 2016, No. 4, рр. 165-177.
Emirbekov N. E., Emirbekov M. E. Razrabotka algoritmov raskachki I stabilizatsii obratnogo mayatnika, zakrieplionnogo na valu dvigatielia [Development of algorithms for the buildup and stabilization of a reverse pendulum fixed on the motor shaft] // Automatika i programnaya inhzenieriya [Automation and software engineering]. - 2016, No. 1 (15), рр. 38-43.
Burket M. Segway design project // ІЕЕЕ Trаns. Оn іndustrу аррlісаtіоns, 2007, vol. 43, Nо. 3, рр. 769-776.
Khan M. H., Chaudhry M., Tariq T., Fatima Q.-ul-A., Izhar U. Fabrication and modelling of segway // Proc. 2014 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Automation, August 3-6, Tianjin, China, рр. 280-285.
https://doi.org/10.1109/ICMA.2014.6885709
Babazadeh R., Khiabani A. G., Azmi H. Optimal control of Segway personal transporter // Proc. 4th Int. Conf. on Control, Instrumentation, and Automation (ICCIA), 27-28 January 2016, Qazvin, Iran, рр. 18-22.
https://doi.org/10.1109/ICCIAutom.2016.7483129
Renet J. Motion control for a two-wheeled vehicle using a self-tuning PID controller // Control Engineering Practice. 2008. Vol. 16. P. 365-375.
https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2007.05.007
Miranda J. Application of Kalman filtering and PID control for direct inverted pendulum control // ІЕЕЕ Trаns. Smаrt Ggrіd, 2014, vol. 5, Nо. 2, рр. 944-953.
Mohtasib A. M., Shawar M. H. Self-balancing two-wheel electric vehicle (STEVE) // Proc. 9th Int. Symp. on Mechatronics and its Applications (ISMA13), Amman, Jordan, April 9-11, 2013, рр. 1-8.
https://doi.org/10.1109/ISMA.2013.6547384
Ahmad S., Siddique N. H., Tokhi M. O. A modular fuzzy control approach for two-wheeled wheelchair // J. of Intelligent & Robotic Systems, Springer Science+Business Media B. V., 2011, vol. 64, Is. 3-4, рр. 401-426.
https://doi.org/10.1007/s10846-011-9541-0
Kwak S., Choi B.-J. Design of fuzzy logic control system for Segway type mobile robots // Int. J. of Fuzzy Logic and Intelligent Systems, 2015, vol. 15(2), рр. 126-131.
https://doi.org/10.5391/IJFIS.2015.15.2.126
Gu D.-W., Petkov P. H., Konstantinov M. M. Robust control of self-balancing two-wheeled robot // Robust Control Design with MATLAB®, Springer, 2018, рр. 435-454.
https://doi.org/10.1007/978-1-4471-4682-7_19
Lytvynov O. I. Teoretychna Mekhanika. Ch. II. Dynamika. Osnovy Analitychnoyi Mekhaniky [Theoretical mechanics. Ch. ІІ. Dynamics. Fundamentals of Analytical Mechanics] / O. I. Lytvynov, Ya. M. Mykhaylovych, A. V. Boyko, M. H. Berezovyi. Kyiv.: Agroosvita, 2013. 576 p.