Självstabiliserande serveringsbricka

This project explores the possibility to stabilize a hand held serving-tray using a micro-controller, two servomotors and an inertial measurement unit (IMU). It is heavily focused on control theory, specifically using a PID controller. Stabilization of an object using a PID controller have many applications such as drones, camera stabilizers and flight simulators. The report covers the theory necessary to construct a self stabilizing platform and describes involving components in the prototype and how they cooperate. With the gyroscopes and accelerometers involved in the IMU it is possible to determine orientation and rotation of the tray. The construction enables rotation about the x-axis (roll) and y-axis (pitch) but not the z-axis (yaw). The readings from the gyroscopes and the accelerometers are combined and filtered through a complementary filter to estimate the rotations. The servomotors compensate disturbance in keeping the platform horizontal through PID regulation. The PID constants are tuned through tilting the platform at a specific angle and plotting the step response in MATLAB.Detta projekt utforskar möjligheten att stabilisera en handhållen serveringsbricka med hjälp av en mikrokontroller, två servomotorer och en tröghetssensor (IMU). Projektet lägger mycket fokus på reglerteknik, specifikt att använda en PID-regulator. Stabilisering genom PID-reglering är användbart i många olika produkter, exempelvis drönare, kamerastabiliserare och flygsimulatorer. Rapporten täcker relevant teori för att konstruera en självstabiliserande plattform och beskriver ingående komponenter i prototypen samt hur de samverkar. Med gyroskopen och accelerometrarna som finns i IMU:n är det möjligt att uppskatta position och rotation för ett objekt. Konstruktionen tillåter rotation kring x-axeln (roll) och y-axeln (pitch) men inte zaxeln (yaw). Mätningarna från gyroskopen och accelerometrarna kombineras och filtreras med hjälp av ett s.k. complementary filter för att uppskatta rotationen av objektet. Servomotorerna används i sin tur till att hålla plattan horisontell genom att kompensera störningar från omgivningen. Detta görs genom PID-reglering. Konstanterna i PID-regulatorn är framtagna genom tester där plattformen lutas ett bestämt antal grader och stegsvaret plottas i MATLAB