Progettazione e realizzazione di una base robotica bilanciante su ...

6.5. Algoritmi di controllo 69implementare sistemi di controllo anche esterni, come mostrato nella sezionesuccessiva.Il software può inoltre essere configurato per inviare periodicamente ilvalore di alcune variabili su una delle interfacce seriali, permettendo di registrarel’evolvere dei segnali su un dispositivo esterno. Sono state sviluppatealcune routine MATLAB che permettono di salvare i dati ricevuti o produrredei grafici in tempo reale, al fine di facilitare le operazioni di taratura edebug degli algoritmi di controllo.6.5 Algoritmi di controlloI controllori progettati, descritti nel capitolo successivo, sono stati implementatisia a bordo del robot, eseguendo gli algoritmi sul microcontrollore,sia su un computer esterno, collegato al robot tramite interfaccia seriale.In particolare, i controllori PID e LQR sono completamente eseguiti dalmicrocontrollore, che riceve i valori delle costanti tramite la shell oppurecaricandoli dalla memoria flash interna. È possibile in ogni momento selezionarequale controllore utilizzare, e l’azione di controllo può essere generataanche sommando le azioni di diversi controllori: si può ad esempio sceglieredi attivare il controllore PID che mantiene l’equilibrio del robot e il controllorePID che insegue un setpoint di velocità, oppure aggiungere del rumoreall’uscita di un controllore per osservarne gli effetti. Quest’ultima possibilitàè ad esempio sfruttata per produrre i dati su cui viene addestrato l’algoritmodi apprendimento per rinforzo, descritto nella Sezione 7.3.Il controllore basato sul reinforcement learning richiede invece di poteraccedere alla politica di controllo ottenuta, la cui dimensione dipende dalnumero di variabili di stato e dalla discretizzazione degli stati scelta. Unproblema di questo genere, in cui si hanno tre variabili di stato (angolo, velocitàangolare e velocità lineare) e in cui è richiesta una buona risoluzione,fa si che le politiche generate siano troppo ingombranti per essere memorizzateall’interno della memoria del microcontrollore. Si è quindi scelto diutilizzare un software in esecuzione su un computer esterno che, ricevendoperiodicamente le informazioni relative allo stato del robot, accede allapolitica e sceglie l’azione da eseguire.