Все, что вы хотели знать об обратном маятнике

[Arastas]

Добро пожаловать в мир ТАУ, тут интересно. :)

[zjor]

я еще хотел сделать reinforcement learning, чтобы он сам вставать научился, может в будущем :)

[zjor]

класс! можно попробовать, спасибо за ссылку.

[tas]

Вспомнилась похожая тема: habr.com/ru/post/206980

[lingvo]

Ключевое слово тут — модель и моделирование. Такие задачки как раз удобно решать на модели в симуляции, а потом, когда все отлажено, генерить готовый код для прошивки. Только контроллер должен быть реал-таймовый, а с Ардуино могут быть проблемы в этом месте.

[IronHead]

А чем в вашем понятии реал-таймовый контроллер отличается от ардуино? Точнее чего нет в ардуино, что оно не может выполнять роль реал-тайм контроллера по вашей терминологии?

[lingvo]

Реал-таймовый контроллер — это тот, который способен выполнять управляющую программу в режиме жесткого реального времени. Если Ардуино так может -то пожалуйста.

Но судя по программе от автора, где производится пересчет от предыдущего времени запуска, функция loop() вызывается не-периодически и вообще непонятно с каким интервалом, а следовательно такая система не соответствует требованиям реал-тайма, так как время отклика данной системы ничем не ограничено, а джиттер огромен.

Чтобы сделать ее реалтаймовой надо бы:

• функция loop должна вызываться по прерыванию таймера или с определенной частотой и гарантированно выполняться за время до следующего прерывания.
• период вызова должен быть выбран таким, чтобы удовлетворял критерию устойчивости и регулируемости системы (чем меньше, тем лучше, ограничение в производительности процессора и I/O)
• все функции, которые могут привести к не детерменируемому времени исполнения функции, должны быть убраны из этого кода (например printы)
• все второстепенные функции должны иметь меньший приоритет, чем вызов управляющей функции и не прерывать ее исполнение.
• Если функция loop не выполняется за указанное время, ватчдог должен сбрасывать контроллер и приводить систему в устойчивое состояние — это отказ.

Применив этот подход, вам будет:
а) легче писать и отлаживать программы для управления такими вещами, и они станут соответствовать моделям (так как модели обычно моделируются с фиксированным шагом симуляции, и у автора, вроде тоже)
б) в железе все начнет работать гораздо лучше, вы сможете повысить частоту работы контроллера, а следовательно сделать его более устойчивым, уменьшить время реакции.

Если парадигма программирования Arduino так не позволяет сделать — то вот вам и проблема.

[IronHead]

Отлично. Замечания по правилам написания ПО вы написали верно. А ардуино как контроллер (железяка) то чем не угодил так и не объяснили?

[lingvo]

Контроллер для меня — это железо + софт. Если там есть возможность забебехать такой таймер, есть ватчдог, а ввод/вывод сделан на детерминированных функциях/регистрах, то железом может быть и Ардуино.

[tbl]

гироскутеры на этом же принципе работают?

[anprs]

Да

[eugenk]

Спасибо. Очень качественное изложение. И очень качественный гитхаб проекта. Скачал себе немного поиграться :)

[andi123]

кто хочет сделать свой обратный маятник.

А можно узнать, зачем хотеть его делать? Честно, интересно.
Я пока вижу два варианта:
1. Игрушка (как на видео)
2. «сегвей».
Или есть еще что-то?

[tmin10]

Балансирующий робот, хотя можно в раздел игрушки записать

[DirectX]

Кстати по данной теме есть еще интересный пример — обратный маятник Капицы ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%8F%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%9A%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%86%D1%8B, когда равновесие в верхней точке становится устойчивым при приложении колебаний к точке подвеса в вертикальном направлении. Это как раз иллюстрирует пример из приведённого видео, когда за счёт некоторых доработок неустойчивую систему можно скорректировать youtu.be/h7nJ6ZL4Lf0?list=PLMrJAkhIeNNR20Mz-VpzgfQs5zrYi085m&t=464

[Alexey_mosc]

Это же физическая модель популярного бенчмарка для задачи обучения с подкреплением. CartPole. Там суть в том (если вы вдруг не интересовались), что, грубо говоря, по фотографии этой тележки (снимок с экрана / пиксели) НС дает команду влево/вправо/на месте. То есть все происходит внутри нейросетевой функции.

[SlavaT]

Я бы посмотрел в учебники типа "Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов", там и без обратной связи есть автоматизированные схемы управления и уравнения двигателей разнообразных.

[prilichny]

оно собиралось исключительно в учебных целях? чтобы теорию с практикой сопоставить? или для чего-то еще?

[teemour]

апладисменты

[IronCurd]

В первом уравнении первой системы уравнений ошибка, знак перед g*sin(theta) должен быть минус (-g*sin(theta)). В следующей системе уравнений уже всё верно.
Спасибо за статью!

p.s. я тут новенький, кто-нибудь подскажет можно ли вставлять tex-формулы в комментарий?

[Iroslove]

Здравствуйте, кажется, у Вас в первом уравнении ошибка. Там перед g должен быть минус. Вероятно, опечатка, так как в следующей ниже системе всё записано верно.
Спасибо, за интересную статью!