| Temat pracy: | Uczenie maszynowe w sterowaniu wahadłem odwróconym pojedynczym i podwójnym: symulacje komputerowe i projekt mechanicznego układu testowego |
| Autor: | Bartosz Butler |
| Promotor: | dr Cezary Walczyk |
| Specjalność: | Fizyka ogólna (moduł doświadczalny) |
Głównym celem niniejszej pracy było zbadanie możliwości zastosowania algorytmów uczenia maszynowego do sterowania układem wahadła odwróconego. Algorytmy bazujące na rozwiązaniach takich jak sieci neuronowe czy programy ewolucyjne oferują nowe podejścia do rozwiązywania problemów związanych ze stabilizacją i kontrolą złożonych systemów. W ramach pracy została przedstawiona analiza dynamiki układu z wahadłem pojedynczym oraz podwójnym. Przygotowano także środowisko symulacyjne pozwalające na przetestowanie zaimplementowanych metod uczenia maszynowego. Dalsza część pracy poświęcona jest budowie układu pomiarowego z wykorzystaniem projektowania CAD i druku 3D. Omówione zostały zastosowane elementy elektroniczne oraz programy umożliwiające komunikację układu z komputerem. Konstrukcja posłużyła jako rzeczywista platforma testowa dla badanych rozwiązań.
Pierwsza część pracy to wspomniane wyżej symulacje komputerowe układu wraz z ich wizualizacją (wykorzystano python i bibliotek pygame). Uczenie maszynowe zostało zaprogramowane własnymi kodami (także w pythonie). Jako algorytm ewolucyjny wykorzystano sieć neuronową o strukturze 5-ciu węzłów wejściowych, 2 warstw ukrytych (z odpowiednio 32 i 16 węzłami) oraz jednowarstwową warstwą wyjściową.
Druga część pracy to budowa układu eksperymentalnego - gdzie można było sprawdzić wyszkolone modele w akcji (ustawienie wahadła do pionu, jego stabilizacja a także stabilizacja pod wpływem zewnętrznych impulsów - "przeszkadzajek"). Wykorzystano projektowanie CAD i druk 3D, a do sterowania elektroniką Arduino UNO z enkoderami magnetycznymi AS5600 (12-to bitowy) i multiplekserem I2C TCA9548A. Zastosowano silniki krokowe ze sterownikiem MSK TB67S109. Ramę zbudowano z profilu aluminiowego C-BEAM (1 metr) z wózkiem V-Slot Gantry Plate (plus wspomniane wyżej własne wydruki 3D), natomiast napęd przenoszony jest przez pasek zębaty 3GT.
Praca magisterska zawiera dużą dawkę informatyki/elektroniki- student ukończył specjalność Fizyka gier komputerowych i robotów, gdzie nabył niezbędnych umiejętności. Następnie wykorzystał je w pracy nad skomplikowanym zagadnieniem fizycznym.
W ramach naszego serwisu www stosujemy pliki cookies zapisywane na urządzeniu użytkownika w celu dostosowania zachowania serwisu do indywidualnych preferencji użytkownika oraz w celach statystycznych. Użytkownik ma możliwość samodzielnej zmiany ustawień dotyczących cookies w swojej przeglądarce internetowej. Więcej informacji można znaleźć w Polityce Prywatności Uniwersytetu w Białymstoku. Korzystając ze strony wyrażają Państwo zgodę na używanie plików cookies, zgodnie z ustawieniami przeglądarki.
