(3.236.228.250) 您好!臺灣時間:2021/04/19 22:56
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳冠佑
研究生(外文):Guan-You Chen
論文名稱:雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺系統控制
論文名稱(外文):Control of a double link arm drive inverted pendulum system
指導教授:沈金鐘
指導教授(外文):Shen-jing Chung
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:LQR控制器繼電器回授測試雙連桿倒單擺正回授控制
外文關鍵詞:positive feedback controlLQRDouble link arm inverted pendulum
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:295
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:57
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺系統為一非線性、不穩定的控制系統,同時具有非極小相位動態特性,且其本身機構簡單、容易實現,是做研究或教學上很好的控制標的。雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺系統的力矩大小,會隨著角度的不同而不斷的改變,相對於其他倒單擺系統而言,更具有挑戰性。

本文旨在討論雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺的控制,內容包括機構構造之介紹、模型推導以及控制所需之甩上控制器與平衡控制器以及角度追蹤控制的設計。甩上控制器是採用正回授控制理論,依據單擺運動的能量能夠隨時間變化而逐漸累積,而使單擺能夠逐漸甩上,當單擺接近平衡點時再切換成平衡控制器,平衡及角度命令追蹤是採用LQR控制理論設計,找出最佳回授增益值,使得驅動臂及單擺最後能夠達到所要求之位置以及平衡狀態。最後再由實驗結果證實可達到要求。
The double link inverted system is a nonlinear and unstable system, with non-minimum phase dynamic characteristic. Moreover, the mechanism of this system is not complicated and can be established easily. These characteristics make the system suitable for control theory research and education purpose. Torque gauge of double link vertical drive inverted pendulum system is dependent on the angle of the drive arm, this makes it more complicated than another double link pendulum systems.

In this study, the design of the swing up and balance controller for a double link vertical arm drive inverted pendulum is reported. Swing up controller is designed based on the positive feedback control theorem, while the balance controller is designed by LQR control methods. Finally, the controlled results are presented.
中文摘要 ---------------------------------------------------------i
英文摘要 ---------------------------------------------------------ii
致謝 ---------------------------------------------------------iii
目錄 ---------------------------------------------------------iv
表目錄 ---------------------------------------------------------vi
圖目錄 ---------------------------------------------------------vii
符號總覽 ---------------------------------------------------------ix

第一章 緒論-----------------------------------------------------1
1.1 前言-----------------------------------------------------1
1.2 研究動機-------------------------------------------------2
1.3 文獻回顧-------------------------------------------------4
1.4 論文架構-------------------------------------------------5

第二章 雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺系統介紹與設計-----------------6
2.1 前言-----------------------------------------------------6
2.2 雙連桿垂直旋臂驅動式倒單擺系統簡介-----------------------7
2.3 應用軟體-------------------------------------------------12

第三章 系統數學模型推導及參數量測-------------------------------13
3.1 數學模型推導---------------------------------------------13
3.2 模型參數量測---------------------------------------------17
3.2.1 前言-----------------------------------------------------17
3.2.2 繼電器回授測試法介紹-------------------------------------17
3.3 J1與B參數之鑑別------------------------------------------21

第四章 控制器設計-----------------------------------------------25
4.1 前言-----------------------------------------------------25
4.2 平衡控制器-狀態回授控制----------------------------------26
4.3 線性二次最佳控制器設計-----------------------------------27
4.4 甩上控制器-正回授控制------------------------------------28
4.4.1 理論介紹-------------------------------------------------28
4.4.2 Kp和Kd參數之設計-----------------------------------------29

第五章 實作結果-------------------------------------------------33
5.1 前言-----------------------------------------------------33
5.2 驅動臂下垂單擺上舉---------------------------------------34
5.2.1 甩上控制器-----------------------------------------------34
5.2.2 平衡控制器-----------------------------------------------35
5.2.3 實驗結果-------------------------------------------------35
5.3 驅動臂及單擺上舉-----------------------------------------38
5.3.1 甩上控制器-----------------------------------------------38
5.3.2 平衡控制器設計-------------------------------------------39
5.3.3 實驗結果-------------------------------------------------40
5.4 驅動臂角度追蹤 單擺上舉----------------------------------43
5.4.1 角度命令追蹤控制-----------------------------------------45
5.4.2 實驗結果-------------------------------------------------46

第六章 結論與未來展望-------------------------------------------52
6.1 結論-----------------------------------------------------52
6.2 未來展望-------------------------------------------------52
6.2.1 硬體部份-------------------------------------------------52
6.2.2 控制器設計-----------------------------------------------53

參考文獻 ---------------------------------------------------------54
[1]J. C. Lo and Y. H. Kuo, “Decoupled fuzzy sliding-mode control”, IEEE Transactions on fuzzy systems, Vol. 6, No. 3, pp. 426 – 435, August 1998.
[2]F. K. Tsai and J. S. Lin, “Nonlinear control design of 360-degree inverted pendulum systems”, 4th International Conference on Control and Automation, pp. 634 – 638, June 2003.
[3]H. Osinga and J. Hauser, “On geometry of optimal control: the inverted pendulum example”, Proc. of American Control Conference, pp. 25-27, 2001.
[4]D. Qian, J. Yi, D. Zhao and Y. Hao, “Hierarchical sliding mode control for series double inverted pendulums system”, 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 4977 – 4982, October 2006.
[5]M. A. Khanesar, M. Teshnehlab and M. A. Shoorehdeli “Sliding mode control of rotary inverted pendulm”, MED ''07. Mediterranean Conference on Control & Automation, June 2007.
[6]H. Kajiwara, P. Apkarian and P. Gahinet, “LPV techniques for control of an inverted pendulum”, IEEE Control Systems Magazine, Vol. 19, No. 1, pp. 44 – 54 , February 1999.
[7]M. Zhang and T. J. Tarn, “Hybrid control of the pendubot”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 7, No.1, pp. 79 – 86, March 2002.
[8]DA2 series User’s manual, Sanyo Denki CO, LTD, January, 2000.
[9]Sensoray Model 626 PIC Multifunction I/O Board, Technical Support contact Co., January 2004.
[10]Multi-PCI Data Acquisition System User’s Guide version 1.0, Quanser company, 2000.
[11]K. J. �珺tr�卌 and T. H�讚glund, “Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins”, Automatica, Vol. 20, pp. 645 – 651, 1984.
[12]K. J. �珺tr�卌 and T. H�讚glund, “PID controllers: theory, design, and tuning”, Research Triangle Park, NC: ISA, 1995.
[13]N. S. Nise, Control Systems Engineering, John Wiley, 2000.
[14]沈金鐘,PID控制理論:理論調整與實現,滄海書局,2001。
[15]王興森,倒階控制在球桿系統的應用,國立成功大學,碩士論文,2002。
[16]張碩,自動控制系統,鼎茂出版股份有限公司。
[17]黎文龍、吳嘉祥譯,動力學,東華書局。
[18]O. Begovich, E. N. Sanchez and M.Maldonado, “Takagi-sugeno fuzzy scheme for real-time trajectory tracking of an underactuated robot”, IEEE Transactions on Control Systems Technology , Vol. 10, No. 1, pp. 14-20, January 2002.
[19]D. Qian, J. Yi, D. Zhao and Y. Hao, “Hierarchical sliding mode control for series double inverted pendulums system”, 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 4977 – 4982, October 2006.
[20]S. A. Puga and L. T. Aguilar, “Hybrid second-order sliding-mode tracking control for acrobot”, ICIECA 2005 International Conference on Industrial Electronics and Control Applications, December 2005.
[21]G. R. Yu and R. C. Hwang, “Optimal PID speed control of brushless dc motors using lqr approach”, 2004 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Vol. 1, pp. 473 – 478, October 2004.
[22]W. Wang, J. Yi, D. Zhao, and D. Liu, “Design of a stable sliding-mode controller for a class of second-order underactuated systems”, IEE Proceedings on Control Theory and Applications, Vol. 151, No. 6, pp. 683 – 690, November 2004.
[23]曾國忠,倒單擺之角度與定位控制法則之研究,私立大葉大學,碩士論文,2004。
[24]林鈺翔,雙連桿倒單擺系統甩上與平衡控制,國立成功大學,碩士論文,2002。
[25]李忠暐,現在控制法則於單擺系統之甩上直立及定位控制之研究,私立大葉大學,碩士論文,2002。
[26]羅華強,MATLAB 5.3 SIMULINK 3.0 範例入門,全華科技圖書股份有限公司,2002。
[27]吳駖,MATLAB 6.X與基礎自動控制,文魁資訊股份有限公司,2003。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔