Odwrócone wahadło --- symulacje i sterowanie (praca magisterska)

Описание: Filmik przedstawia realizację układu doświadczalnego pracy magisterskiej pana Bartosza Butlera pt. "Uczenie maszynowe w sterowaniu wahadłem odwróconym pojedynczym i podwójnym: symulacje komputerowe i projekt mechanicznego układu testowego" (promotor dr Cezary Walczyk). Gratulujemy magistrowi B. Butlerowi świetnej obrony i oceny bdb na dyplomie!

Głównym celem pracy magisterskiej było zbadanie możliwości zastosowania algorytmów uczenia maszynowego do sterowania układem wahadła odwróconego. W ramach pracy została przedstawiona analiza dynamiki układu z wahadłem pojedynczym oraz podwójnym. Przygotowano także środowisko symulacyjne pozwalające na przetestowanie zaimplementowanych metod uczenia maszynowego.

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 analizę modelu fizycznego (odwrócone wahadło pojedyncze i podwójne), implementację symulacji układu w komputerze i realizację w postaci zbudowania funkcjonalnego układu pokazowego. Pan Bartek Butler jako absolwent specjalności Fizyka Gier Komputerowych i Robotów (http://gry.fizyka.uwb.edu.pl/) wykorzystał swoje umiejętności ze studiów 1-szego stopnia w pracy magisterskiej - GRATULUJEMY! Zachęcamy do studiowania u nas (https://fizyka.uwb.edu.pl/kandydaci)!