Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết Kế Bộ Điều Khiển Chuyển Động của Đỉnh Lật Bằng Bánh Xe Với Độ Trễ Đầu Vào Qua Lý Thuyết Điều Khiển Tối Ưu
Tóm tắt
Bài báo này nghiên cứu việc điều khiển chuyển động qua lại để lấy vật thể và chuyển động hạ-nâng đầu để tránh vật cản của hệ thống đỉnh lật bằng bánh xe với độ trễ đầu vào. Trong việc điều khiển chuyển động qua lại, lý thuyết điều khiển tối ưu tuyến tính được sử dụng vì góc nghiêng của cái đỉnh bị buộc phải đủ nhỏ bằng cách tối thiểu hóa một tiêu chí hiệu suất bậc hai với trọng số lớn của lỗi góc nghiêng, và bộ điều khiển được biểu diễn bằng cách sử dụng phản hồi dự đoán. Trong điều khiển chuyển động hạ-nâng đầu, các mô hình tuyến tính hóa không hoạt động do tính phi tuyến mạnh mẽ gây ra bởi góc nghiêng lớn để tránh vật cản. Không tính đến chuyển động yaw, hệ thống đỉnh lật bằng bánh xe được tách rời, và tiểu hệ thống điều khiển trạng thái của góc nghiêng được chuyển đổi thành một hệ thống tuyến tính đơn giản bằng cách sử dụng tuyến tính hóa phản hồi. Với mục tiêu theo dõi quỹ đạo được chọn hợp lý, việc điều khiển chuyển động hạ-nâng đầu được giải quyết trên cơ sở điều khiển theo dõi quỹ đạo tối ưu cho các tiểu hệ thống tuyến tính có độ trễ đầu vào. Các mô phỏng số minh họa hiệu quả của các phương pháp được đề xuất.
Từ khóa
#điều khiển tối ưu #hệ thống đỉnh lật bằng bánh xe #độ trễ đầu vào #chuyển động qua lại #tránh vật cản.Tài liệu tham khảo
Awrejcewicz, J., Kudra, G.: The piston–connecting rod–crankshaft system as a triple physical pendulum with impacts. Int. J. Bifurc. Chaos. 15(7), 2207–2226 (2005)
Awrejcewicz, J., Wasilewski, G., Kudra, G., Reshmin, S.A.: An experiment with swinging up a double pendulum using feedback control. J. Comput. Syst. Sci. Int. 51(2), 176–182 (2012)
Jeong, S., Takahashi, T.: Wheeled inverted pendulum type assistant robot: design concept and mobile control. Intell. Serv. Robot. 1(4), 313–320 (2008)
Nawawi, S.W., Ahmad, M.N., Osman, J.: Real-time control of a two-wheeled inverted pendulum mobile robot. World Acad. Sci. Eng. Technol. 29, 214–220 (2008)
Pathak, K., Franch, J., Agrawal, S.K.: Velocity and position control of a wheeled inverted pendulum by partial feedback linearization. IEEE Trans. Robot. 21(3), 505–513 (2005)
Huang, J., Guan, Z.H., Matsuno, K., Fukuda, T., Sekiyama, K.: Sliding-mode velocity control of mobile-wheeled inverted-pendulum systems. IEEE Trans. Robot. 26(4), 750–758 (2010)
Li, Z.J., Yang, C.G., Fan, L.P.: Advanced Control of Wheeled Inverted Pendulum Systems. Springer, London (2013)
Yavin, Y., Frangos, C.: Feasible command strategies for the control of motion of a simple mobile robot. J. Optim. Theory Appl. 90(3), 671–692 (1996)
Ambrosino, G., Celentano, G., Garofalo, F.: Tracking control of high-performance robots via stabilizing controllers for uncertain systems. J. Optim. Theory Appl. 50(2), 239–255 (1986)
Saramago, S.F.P., Steffen, V.: Trajectory modeling of robot manipulators in the presence of obstacles. J. Optim. Theory Appl. 110(1), 17–34 (2001)
Liu, B., Hu, H.Y.: Group delay induced instability and its suppression for a controlled-double pendulum. J. Vib. Eng. 5, 128–135 (2009)
Chen, J.D.: LMI-based robust \(H_{\infty }\) control of uncertain neutral systems with state and input delays. J. Optim. Theory Appl. 126(3), 553–570 (2005)
Mahmoud, M.S., Zribi, M.: \(H_{\infty }\) controllers for time-delay systems using linear matrix inequalities. J. Optim. Theory Appl. 100(1), 89–122 (1999)
Zhou, Y.S., Wang, Z.H.: Optimal feedback control for linear systems with input delays revisited. J. Optim. Theory Appl. 163(3), 989–1017 (2014)
Arstein, Z.: Linear systems with delayed control: a reduction. IEEE Trans. Autom. Control 27(4), 869–879 (1982)
Zhou, B.: Truncated Predictor Feedback for Time-delay Systems. Springer, Berlin (2014)
Mondi, S., Michiels, W.: Finite spectrum assignment of unstable time-delay systems with a safe implementation. IEEE Trans. Autom. Control 48(12), 2207–2212 (2003)
Cai, G.P., Huang, J.Z., Yang, S.X.: An optimal control method for linear systems with time delay. Comput. Struct. 81(15), 1539–1546 (2003)
Sastry, S.: Nonlinear Systems: Analysis, Stability and Control. Springer, New York (1999)