Pendubot là gì? Các công bố khoa học về Pendubot
Pendubot là một hệ thống robot con lắc ngược, được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và giáo dục để thử nghiệm các thuật toán điều khiển tự động. Cấu tạo chính gồm cánh tay quay và con lắc, với mục tiêu giữ cân bằng con lắc ở trạng thái ngược. Nó là nền tảng lý tưởng để thử nghiệm điều khiển tiên tiến như điều khiển mờ, thích nghi và MPC, cùng ứng dụng trong robot công nghiệp và tự hành. Pendubot giúp phát triển và kiểm chứng các phương pháp điều khiển, góp phần quan trọng vào nghiên cứu và thực hành nhiều bài toán điều khiển phức tạp.
Giới thiệu về Pendubot
Pendubot là một hệ thống robot con lắc ngược được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nghiên cứu và giáo dục để thử nghiệm các thuật toán điều khiển tự động. Nó đặc biệt hữu ích trong việc giảng dạy lý thuyết điều khiển hiện đại và phát triển các ứng dụng trong robot học.
Cấu tạo và Nguyên lý Hoạt động
Pendubot thường bao gồm hai phần chính: cánh tay quay và con lắc gắn với cánh tay này. Trục quay của robot được điều khiển qua động cơ, tạo ra mô-men xoắn để duy trì sự cân bằng của con lắc. Mục tiêu điều khiển chính là giữ cho con lắc ở trạng thái cân bằng ngược, tức là vị trí với trọng tâm nằm trên trục quay.
Ứng dụng của Pendubot
Được sử dụng chủ yếu trong đào tạo và nghiên cứu, Pendubot cung cấp một nền tảng để thử nghiệm các phương pháp điều khiển tiên tiến như điều khiển mờ (fuzzy control), điều khiển thích nghi, và điều khiển dự báo mô hình (MPC). Khả năng ứng dụng của Pendubot còn mở rộng đến các lĩnh vực như robot công nghiệp và hệ thống tự hành.
Lợi ích Khi Sử Dụng Pendubot
Pendubot là công cụ hữu hiệu để thực hành và kiểm chứng các lý thuyết điều khiển nhờ vào mặt thiết kế đơn giản nhưng phản ánh được nhiều khía cạnh phức tạp của một hệ thống điều khiển thực sự. Nó giúp các nhà nghiên cứu phát triển các phương pháp điều khiển mới và tối ưu hóa hệ thống hiện có.
Kết Luận
Pendubot không chỉ là một công cụ quý giá trong nghiên cứu và giáo dục, mà còn là một nền tảng linh hoạt để phát triển và thử nghiệm các thuật toán điều khiển mới. Việc hiểu biết sâu sắc và vận dụng tốt Pendubot có thể dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết các bài toán điều khiển phức tạp trong thực tế.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "pendubot":
Hybrid control for swing up and balancing pendubot system: An experimental result
2017 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE) - - Trang 450-453 - 2017
This paper presents a hybrid control which includes swing-up and balancing control for pendubot system - a two-link under-actuated robot. The parameters of the pendubot system are measured in the actual pendubot system built in the automation lab, University of Technology and Education HCM City. A hybrid controller which drives the system close to the equilibrium manifold and maintains the system stabilization in the upright position will be developed. The proposed control consists of two stages: swing-up control using partial feedback linearization, and balancing control using linear quadratic regulator. Finally, the controller is verified through both simulation and experimental results. The stability of the pendubot system in simulation showed that the proposed hybrid controller works well. However, the control quality in the experimental model still has some limitations.
#Under-actuated system #hybrid control #partial feedback linearization #LQR #pendubot
Điều khiển trượt rời rạc cho lớp hệ hụt cơ cấu chấp hành có xét đến ảnh hưởng của nhiễu bị chặn.
Tạp chí tin học và điều khiển học - Tập 30 Số 2 - 2014
Bài báo đề xuất một phương pháp thiết kế bộ điều khiển tựa trượt gián đoạn cho một lớp hệ hụt cơ cấu chấp hành có xét đến ảnh hưởng của nhiễu bị chặn. Dựa trên phương pháp ổn định Lyapunov, một điều kiện đủ cho sự tồn tại một mặt trượt ổn định được đưa ra dưới dạng bất đẳng thức ma trận tuyến tính. Điều kiện này cũng đảm bảo rằng ảnh hưởng của nhiễu bị chặn sẽ bị loại bỏ khi hệ ở trong chế độ trượt. Mặt khác, khi trong chế độ trượt, quỹ đạo trạng thái của hệ hội tụ mũ tới một hình cầu bán kính nhỏ nhất. Bộ điều khiển tựa trượt gián đoạn sau đó được đề xuất để đưa quỹ đạo trạng thái của hệ vào mặt trượt trong thời gian hữu hạn và duy trì quỹ đạo trên mặt trượt. Một nghiên cứu trên robot Pendubot được đưa ra để kiểm chứng tính khả thi của bộ điều khiển được đề xuất.
#Underactuated mechanical system #sliding mode control #Pendubot #Bounded disturbance #Lyapunov #linear matrix inequalities (LMIs)
Comparison between two swing-up algorithms: partial feedback linear and energy based method
Journal of Technical Education Science - Số 55 - 2019
Beside the balancing algorithms, swing-up is also an important problem in controlling under-actuated system. Swing-up is necessary to move automatically system to a suitable position for others balancing controls to operate. However, a limited number of researches has been focused on this problem. In this paper, the authors compare two swing-up algorithms from other researches: partial feedback linear and energy-based methods in both simulation and experiment. In previous studies, these methods were presented in only a mathematical description and simulation. Moreover, no comparison was concerned between these methods. Thence, experimental results from this paper implement more descriptions in a real-time system. Our both simulation and experiment results prove that recent energy-based method gives better controlling response than classical partial feedback linear method under external force. In this research, pendubot, a popular model in control engineering, is an under-actuated object.
#pendubot #swing-up #partial feedback linear #energy-based #balancing control #under-actuated system
Ứng dụng giải thuật Backstepping điều khiển ổn định hệ thống Pendubot: Mô phỏng và thực nghiệm
Trong bài báo này, giải thuật điều khiển phi tuyến backstepping có tên tiếng Việt là bộ điều khiển cuốn chiếu được đề xuất để điều khiển hệ thống phi tuyến Pendubot. Pendubot là hệ thống cánh tay robot thiếu dẫn động hai bậc tự do (2-DOF underactuated system) với một ngõ và nhiều ngõ ra (single input – multiple outputs), có độ phi tuyến cao và mô hình cơ khí không phức tạp. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đề xuất giải thuật điều backstepping để điều khiển hệ Pendubot tại vị trí TOP bằng mô phỏng và thực nghiệm. Ngoài ra, việc phân tích ổn định cho toàn hệ thống bằng phương pháp Lyapunov cũng được trình bày chi tiết trong bài viết này. Sau khi hoàn tất việc xây dựng bộ điều khiển (BĐK) và phân tích ổn định, các kết quả mô phỏng bằng phần mềm MATLAB/Simulink và thực nghiệm trên hệ thống thực được nhóm tác giả trình bày để đánh giá chất lượng BĐK. Kết quả khi ứng dụng BĐK vào mô phỏng và hệ thống thực nghiệm cho thấy sự ổn định trong quá trình Pendubot hoạt động với nhiều tác vụ khác nhau bao gồm ổn định tại vị trí cân bằng và bám quỹ đạo cho trước.
#Pendubot #backstepping #phương pháp Lyapunov #cánh tay robot thiếu dẫn động #mô phỏng #thực nghiệm.
Pendubot trajectory planning and control using virtual holonomic constraint approach
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Tập 18 Số 3 - Trang 76-85 - 2015
In this paper, the virtual holonomic constraint approach is initiatively applied for the trajectory planning and control design of a typical double link underactuated mechanical system, called the Pendubot. The goal is to create synchronous oscillations of both links. After modeling the system using Euler-Lagrangian equations of motion, the parameters of the model are identified with optimization techniques. Using this model, the trajectory planning is done via Virtual Holonomic Constraint approach on the basis of re-parameterization of the motion according to geometrical relations among the generalized coordinates of the system.
Ứng dụng điều khiển PID-mờ cho hệ Pendubot
Journal of Technical Education Science - Số 44A - 2017
Vi tích phân tỉ lệ (PID) là một giải thuật điều khiển kinh điển. Việc lựa chọn thông số PID có thể dựa vào kinh nghiệm chuyên gia, phép thử sai hoặc giải thuật tìm kiếm như giải thuật di truyền (genetic algorithm - GA) hoặc bầy đàn (swarm algorithm - SA). Tuy nhiên, việc thông số , , không thay đổi trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống cũng là một nhược điểm làm bộ điều khiển không linh động thay đổi để thích ứng cao với trạng thái hệ thống. Bài báo giới thiệu một cách thức sử dụng bộ điều khiển mờ để linh động thay đổi các thông số của bộ điều khiển PID. Từ đó, chất lượng điều khiển của hệ thống được cải thiện. Đối tượng được sử dụng trong bài báo là mô hình Pendubot- một mô hình thông dụng trong các phòng thí nghiệm về điều khiển tự động, yêu cầu đặt ra là điều khiển cân bằng cho pendubot ở vị trí Top. Việc sử dụng giải thuật PID-mờ cho hệ thống trên được chứng minh tối ưu hơn PID trên cả mô phỏng (Matlab/Simulink) và trên mô hình thực tế.
#pendubot #PID control #fuzzy control #PID-fuzzy algorithm #balance control #Top-position #inverted pendulum
Điều khiển hệ Pendubot sử dụng dạng toàn phương tuyến tính dựa trên logic mờ
Mô hình Pendubot là mô hình có ngõ vào điều khiển ít hơn số bậc tự do, có độ phi tuyến cao và rất khó để điều khiển. Pendubot với cấu trúc cơ khí không quá phức tạp nên được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để kiểm tra giải thuật điều khiển trong các phòng thí nghiệm. Trong bài báo này, tác giả sử dụng giải thuật toàn phương tuyến tính dựa trên logic mờ (Fuzzy Linear Quadratic Regulator) để giải quyết bài toán cân bằng tại vị trí TOP của mô hình Pendubot. Ý tưởng chính của phương pháp này là sử dụng giải thuật mờ kết hợp với giải thuật di truyền để lựa chọn thông số điều khiển cho bộ điều khiển tuyến tính bậc hai (Linear Quadratic Regulator). Thông qua mô phỏng trên Matlab/Simulink và thực nghiệm điều khiển tại vị trí TOP với thanh 1 và thanh 2 lần lượt tại 90 độ và 0 độ.
#Pendubot #mô hình SIMO #giải thuật LQR #giải thuật mờ #điều khiển cân bằng
Interconnection and Damping Assignment Passivity—Based Control of the Pendubot
IFAC Proceedings Volumes - Tập 41 - Trang 7700-7704 - 2008
Integration of PSO and GA for optimum design of fuzzy PID controllers in a pendubot system
Artificial Life and Robotics - - 2008
In this paper, a novel auto-tuning method is proposed to design fuzzy PID controllers for asymptotical stabilization of a pendubot system. In the proposed method, a fuzzy PID controller is expressed in terms of fuzzy rules, in which the input variables are the error signals and their derivatives, while the output variables are the PID gains. In this manner, the PID gains are adaptive and the fuzzy PID controller has more flexibility and capability than the conventional ones with fixed gains. To tune the fuzzy PID controller simultaneously, an evolutionary learning algorithm integrating particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) methods is proposed. The simulation results illustrate that the proposed method is indeed more efficient in improving the asymptotical stability of the pendubot system.
Tổng số: 23
- 1
- 2
- 3