Loptica na platformi: sustav za ispitivanje naprednih algoritama upravljanja : [ nagrađeni studentski rad za Rektorovu nagradu u ak.god. 2010./2011. ] - Čupić, Grgo (Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2011)
Cilj ovog rada je izrada edukacijskog modela za istraživanje i ispitivanje naprednih algoritama upravljanja te ocjenjivanje kvalitete takvog upravljanja. Osnovni zahtjev edukacijskog modela je realizacija samostojedeg (eng. stand alone) rješenja. Loptica na platformi u žarištu je istraživanja različitih grupa od kraja 1980ih godina. Loptica koja se pozicionira na platformi primjer je inherentno nestabilnog, nelinearnog te u mnogim slučajevima spregnutog sustava. Navedene karakteristike čine ovaj sustav odličnom podlogom za realizaciju edukacijskog modela. Razvoj edukacijskog modela se sastoji od analize, sinteze te implementacije na realnom sustavu. Izvedeni su matematički modeli platforme te loptice koja se giba po njoj. Matematički modeli daju podlogu za sintezu algoritma upravljanja te ispitivanje sustava u simulacijskom okruženju Matlab Simulink. Korištena platforma nije u potpunosti ravna i kruta ploha ved je izvitoperena u smjeru slobodnog vrha platforme. Zakrivljenost platforme predstavlja dodatan problem pri upravljanju koji se rješava uvođenjem pomodne upravljačke petlje za linearizaciju platforme. Pokazni algoritam upravljanja projektira se korištenjem metode Truxal-Guillemin. Postupci analize i sinteze sustava popradeni su odgovarajudim simulacijskim odzivima. Opis cjelokupnog sustava u simulacijskom okruženju predstavlja temelj za implementaciju na realnom sustavu. Realizirani sustav sastoji se od: platforme pokretane servomotorima s lopticom, potrebnog sklopovlja i programske podrške koju izvodi osobno računalo. Sklopovska podrška uključuje web-kameru, kontroler servomotora i igradu palicu. Programska podrška realizirana je kao Windows aplikacija sa sljededim funkcijama: korisničko sučelje, realizacija povratne veze sustava preko algoritma obrade slike s web-kamere, realizacija upravljanja sustavom (ručno preko igrade palice ili preko algoritma upravljanja) i iscrtavanje odziva varijabli sustava (pozicija loptice i upravljačkih signala). Najvažnija funkcija razvijene programske podrške je mogudnost dodavanja novih algoritama upravljanja u samoj aplikaciji bez potrebe korištenja alata za razvoj programske podrške. Korisnički upravljački algoritam dinamički se prevodi u stvarnom vremenu (eng. Dynamic Compilation). Ispitane su sve funkcije sustava korištenjem pokaznog algoritma. Rezultati različitih eksperimenata na realnom sustavu dokazuju primjenjivost ovakvog rješenja kao samostalnog i neovisnog edukacijskog modela. Ključne riječi: nelinearni sustav upravljanja, sustav loptice na platformi, vizualna povratna veza, dinamičko prevođenje, edukacijski model.