Pendulum Lab

Pendulum Lab est un moteur de simulation visuel et interactif conçu pour les étudiants en ingénierie, les enseignants et les passionnés de systèmes de contrôle. Explorez les principes fondamentaux de la théorie du contrôle classique et moderne en stabilisant un pendule inversé sur un chariot en temps réel.

Faites le lien entre les équations différentielles et l'ingénierie concrète grâce à un retour visuel et tactile.

🔑 Fonctionnalités clés

🕹️Interaction tactile directe et physique interactive

• Perturbation par glissement : Touchez ou faites glisser votre doigt directement sur la zone de simulation du pendule pour appliquer des forces d'impulsion personnalisées et tester la réjection des perturbations du contrôleur.

• Intégration d'équations différentielles ordinaires en temps réel : Solveur physique haute précision exécutant des équations du mouvement non linéaires continues à 60 images par seconde.

• Paramètres du système ajustables : Modifiez la masse du chariot (M), la longueur du pendule (l), la masse de la tige (m) et les coefficients de frottement à la volée. 🎛️ Algorithmes de contrôle classiques et modernes

• PID et PID en cascade : Optimisation des gains proportionnel, intégral et dérivé. Comprenez les limites du PID simple et comment les boucles angle-position en cascade résolvent le problème de dérive du chariot.

• Espace d'état et LQR : Conception de régulateurs linéaires quadratiques (LQR) par ajustement des matrices de pondération d'état ($Q$) et d'effort de contrôle ($R$).

• Stratégies de contrôle avancées : Expérimentation d'algorithmes de contrôle robustes, à modes glissants et adaptatifs pour gérer la dynamique non modélisée des systèmes.

📊 Visualisation dynamique en temps réel

• Graphiques d'oscilloscope en direct : Suivi simultané de l'erreur angulaire ($\theta$), du déplacement du chariot ($x$) et de l'effort de contrôle ($u$).

• Portraits de phase : Représentation graphique de la vitesse angulaire ($\dot{\theta}$) en fonction de l'angle ($\theta$) pour visualiser les régions de stabilité, les cycles limites et les attracteurs du système. • Indicateurs d'impulsion : Les flèches vectorielles de force visuelle et les indicateurs d'événements du graphique s'activent instantanément lorsque vous touchez l'écran.

⚠️ Imperfections matérielles réelles

Activez les contraintes d'ingénierie pratiques pour observer le comportement réel des contrôleurs, en dehors des modèles mathématiques idéaux :

• Saturation de l'actionneur et emballement de l'intégrale : Définissez les limites maximales du couple moteur.

• Bruit des capteurs : Injectez un bruit gaussien dans les mesures d'état pour tester les performances du filtre dérivé.

• Latence d'échantillonnage : Réduisez les fréquences de mise à jour de la boucle (10 Hz – 100 Hz) pour analyser les effets de la discrétisation.

🎓 À qui s'adresse Pendulum Lab ?

• Aux ingénieurs électriciens, mécaniciens et mécatroniques qui apprennent la théorie du contrôle par rétroaction.

• Aux professeurs et formateurs à la recherche d'un outil visuel intuitif pour leurs cours et travaux pratiques.

• Aux passionnés de robotique et aux développeurs qui expérimentent la conception d'algorithmes de contrôle sur mobile.

Téléchargez Pendulum Lab dès aujourd'hui et transformez les mathématiques complexes des systèmes de contrôle en un terrain de jeu visuel et interactif !