A „golyó a keréken” problémában egy golyót kell egyensúlyozni a biciklikerék tetején. Ez
egy általánosan ismert iskolapélda az irányítástechnika szakterületén [1], hasonlóan a jól
ismert „fordított inga” vagy a „reaction wheel” problémákhoz.
A SISO szabályozás bemente a golyó pozíció, kimenete a motor feszültség. A modell alkotás
Newton és Lagrange módszerrel készült, amelyek után a motor paraméter identifikáció és a
szabályozó tervezés követte PID, állapot visszacsatolás, állapot becslővel és LQ [2]
szabályozókkal Scilab, Xcos és Octave-CLI fejlesztőkörnyezetben. A motorhoz HALL
szenzoros hajtás került megvalósításra Arduino-CLI-Nano fejlesztő környezetben. Mivel a
legegyszerűbb, legköltséghatékonyabb oktatási összeállításra törekedtem, ezért Linux-os
operációs rendszeren, akár PC-n vagy például Raspberry PI számítógép platformon
futtatható a szabályozó Octave szkript. A számítógép UART interfészen kommunikál az
Arduino Nano kártyával, ahol analóg pozíció érzékelés történik Tsample = 20-100msec
időzítéssel, amit a Linux delegált CPU-core-ja elegendő pontossággal kiszolgál. Az
Arduino végzi a BLDC motor hajtást a kapott motor kapocsfeszültség alapján.
Az összeállítással megmutatható a modellalkotás, motor paraméter identifikáció,
szabályozó tervezés menete, továbbá vizsgálható a szabályozók érzékenysége és
robusztussága.
