Mediante el uso de control de movimiento de circuito cerrado y muchas matemáticas.

"... se inicia el taladro de velocidad variable, simplemente acelera a cualquier velocidad y la velocidad de rotación real dependerá en gran medida de la carga..."

Lo que necesitamos aquí es algo que regule la tasa de rotación para nosotros y elimine su dependencia de la carga extranjera. Algo así como un gobierno, son buenos para regular las cosas...

UN GOBERNADOR es una parte de una máquina por medio de la cual la velocidad de la máquina se mantiene casi uniforme, a pesar de las variaciones en la fuerza impulsora o la resistencia.

Propongo ahora, sin entrar en detalles de mecanismo, dirigir la atención de ingenieros y matemáticos a la teoría dinámica de tales gobernadores.

-James Clerk Maxwell . _{^{Sobre los gobernadores, Actas de la Royal Society, vol. 16 (1867-1868)}}

Los sistemas de control de movimiento en un Segway "gobiernan" las velocidades y posiciones del motor " cerrando el ciclo ".

circuito abierto

Bucle cerrado

Una pequeña parte del bucle que se encuentra en un Segway.

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Casi todo lo que requiere un movimiento de precisión incorpora un circuito de retroalimentación en un sistema de control. Esta retroalimentación puede ser cosas como la retroalimentación de motores paso a paso, codificadores, acelerómetros, o cualquier cosa que el diseñador pueda imaginar para poder ayudarlo a saber qué está haciendo su sistema.

Hay mucha investigación e ingeniería que se dedican a optimizar estos sistemas para la aplicación que necesitan.

Uno de los sistemas de control más simples que la gente puede entender es el control de crucero en un automóvil. Básicamente hay 3 cosas que se suelen tener en cuenta a la hora de diseñar los sistemas.

1. Excederse. En los términos del automóvil, esto es si está a una velocidad diferente a la que tiene establecido su control de crucero, cuánto más de la velocidad puede ir el sistema y considerarse aceptable. ¿Está bien 1 MPH? ¿Qué tal 2?, etc.
2. Onda. Una vez que llegue a su velocidad establecida, ¿cuánto está de acuerdo con que varíe? Digamos que está establecido en 65 MPH, ¿estás de acuerdo con que suba a 70 y luego baje a 60 o prefieres que permanezca +/- 0.5 MPH?
3. Tiempo de asentamiento/ascenso. Si su automóvil está a 45 MPH y usted quiere que esté a 65 MPH, ¿qué tan rápido quiere que llegue allí?

Cambiando uno de estos efectos por los demás. En el caso del Segway, han refinado su sistema de control lo suficientemente bien como para poder hacer lo que ves que hace. Sin embargo, no es una tarea fácil en absoluto.

Según este hilo, usan motores paso a paso . Es decir, los que se encuentran en impresoras, controladores de disco, etc., pero obviamente en versiones bastante robustas, combinadas con acelerómetros y alguna lógica de controlador inteligente.