Modeling and stability analysis of a two-wheel land drone with differential drive - Modelagem e análise de estabilidade de um drone terrestre de duas rodas com acionamento diferencial (original) (raw)

ABSTRACT In this work, we present the modeling and stability analysis of a two-wheeled ground drone with differential drive. In the current stage of science and engineering development, with interconnections of large systems and complex equipment, there is no room for trial and error. Therefore, mathematical modeling becomes fundamental for the description and analysis of dynamic systems. Thus, the research was divided into the following steps: (i) mathematically modeling the wheel; (ii) performing the mathematical description of the motor; (iii) modeling the inverted pendulum; (iv) presenting the state-space form of the complete system; and (v) simulating and analyzing the stability of the system. Keywords: mathematical modeling; wheel dynamics; engine dynamics; inverted pendulum dynamics; state space form. Resumo: Neste trabalho, apresenta-se a modelagem e análise de estabilidade de um drone terrestre de duas rodas com acionamento diferencial. No estágio atual de desenvolvimento da ciência e da engenharia, com interconexões de grandes sistemas e equipamentos complexos, não há espaço para tentativa e erro. Dessa forma, a modelagem matemática torna-se fundamental para descrição e análise de sistemas dinâmicos. Assim, dividiu-se a pesquisa nas seguintes etapas: (i) modelar matematicamente a roda; (ii) realizar a descrição matemática do motor; (iii) modelar o pêndulo invertido; (iv) apresentar a forma de espaço de estado do sistema completo; e (v) simular e analisar a estabilidade do sistema. Palavras-chave: modelagem matemática; dinâmica da roda; dinâmica do motor; dinâmica do pêndulo invertido; forma de espaço de estados.