Сравнение эффективности регуляторов по состоянию при стабилизации двухколесного робота

Двухколесный робот является примером самовыравнивающегося робота, привлекающим интерес любителей и инженеров. Поскольку одна лишь механическая структура не обеспечивает устойчивость, требуется соответствующий регулятор. В данной работе мы сравниваем регуляторы по состоянию, синтезированные двумя методами: методом диаграммы коэффициентов (Coefficient Diagram Method, CDM) и регулятором линейно-квадратичного типа (Linear–Quadratic Regulator, LQR), с целью стабилизации двухколесного робота. Результаты моделирования подтверждают, что оба регулятора способны быстро стабилизировать угол тангажа робота. Регулятор на основе LQR демонстрирует несколько более быстрый отклик по сравнению с регулятором на основе CDM. Время переходного процесса составляет 0,1555 с для CDM и 0,1211 с для LQR; эта разница незначительна. Несмотря на более медленный отклик, регулятор на основе CDM оказывается более экономичным по управляющему воздействию: он требует только 61% управляющего усилия, используемого регулятором на основе LQR, для стабилизации двухколесного робота.