Обратная связь и регуляторы: П, ПИД, движение по линии — тест

Робот, которому сказали «езжай прямо одну секунду», никогда не приедет в одну и ту же точку: аккумулятор садится, колёса проскальзывают, пол неровный. Тема об обратной связи и элементах теории автоматического управления объясняет, как робот исправляет себя сам. Работа проверяет понимание ошибки регулирования и того, как каждое слагаемое регулятора влияет на поведение.

Содержание

Разомкнутое и замкнутое управление; обратная связь; уставка, текущее значение и ошибка. Релейный (двухпозиционный) регулятор и его колебания. Пропорциональный регулятор: управляющее воздействие пропорционально ошибке, роль коэффициента, статическая ошибка. Интегральная и дифференциальная составляющие ПИД-регулятора. Движение вдоль линии по одному датчику освещённости и по двум. Точное перемещение и поворот по показаниям энкодеров, выравнивание скоростей двух моторов.

Задания

Пятнадцать заданий: вычислить ошибку и управляющее воздействие П-регулятора, предсказать поведение робота при слишком большом или малом коэффициенте, сопоставить составляющую ПИД и её действие, расставить шаги цикла регулирования, дополнить текст о езде по линии. Двадцать пять минут.

Разбор

Пояснения связаны с лабораторной работой о пропорциональном регуляторе: почему релейный алгоритм «виляет» вдоль линии, почему завышенный коэффициент раскачивает робота и какая составляющая убирает остаточную ошибку, когда робот упорно не доезжает до цели.

Применение

Работу удобно проводить после лабораторных работ по энкодерам и регулятору и перед соревновательными задачами на движение по линии, где настройка коэффициентов решает исход заезда. Отдельно она полезна как проверка перед проектом, в котором регулятор нужно написать с нуля и объяснить выбор коэффициентов на защите.

Как проходит работа

Пройти комплект можно с любого устройства — настольного компьютера, ноутбука, планшета или смартфона. Благодаря настраиваемому периоду прохождения тест подходит и для домашней работы. Предусмотрен контроль честности: переключение на другие вкладки и приложения во время теста отслеживается.