Zelfbalancerende

Zelfbalancerende verwijst naar systemen die zelfstandig hun houding of oriëntatie in evenwicht proberen te houden door middel van terugkoppeling en actuation. Het kernprincipe is een negative-feedbacklus: sensoren detecteren een afwijking van een gewenste stand, een controller berekent een corrigerende ingreep en actuators passen die ingreep toe om het evenwicht te herstellen. Deze aanpak wordt wijdverbreid toegepast in de robotica, voertuigen en mechatronische systemen.

In technische zin draait het vaak om het stabiliseren van een ongeevenwichtige massa, zoals bij een zwaaiende of omkantelende staande constructie. Het klassieke voorbeeld is het inverted pendulum, waarbij een stok verticaal omhoog wordt gehouden op een beweegbare basis. Het oplossen van dit probleem vereist zowel nauwkeurige sensoren als robuuste controlelogica, omdat verplaatsingen en verstoringen snel kunnen optreden en vertraging in de actuatie kan optreden.

Grote lijnen van de controlearchitectuur zijn onder meer: sensoren die houding en beweging meten (meestal gyroscoop, versnellingsmeter en soms een magnetometer of inclinometer), een regelaar die de afwijking bepaalt en een encentrale of gedistribueerde processor die de benodigde aandrijfkrachten berekent en aanstuurt. Veelgebruikte regelingen zijn PID-regelaars, lineaire-quadratische-regelaar (LQR) of meer geavanceerde state-space-methoden, vaak gecombineerd met een Kalman-filter voor toestandenschatting.

Toepassingen variëren van zelfbalancerende scooters en robots tot experimentele platforms en industriële stabilisatiesystemen. Het concept blijft centraal staan in onderzoek naar dynamische stabiliteit, mechatronica en autonome systemen.