A Control of Inverted pendulum Using Genetic-Fuzzy Logic

유전자-퍼지 논리를 사용한 도립진자의 제어

In this paper, Genetic-Fuzzy Algorithm for Inverted Pendulum is presented. This Algorithms is combine Fuzzy logic with the Genetic Algorithm. The Fuzzy Logic Controller is only designed to two inputs and one output. After Fuzzy control rules are determined, Genetic Algorithm is applied to tune the membership functions of these rules. To measure of performance of the designed Genetic-Fuzzy controller, Computer simulation is applied to Inverted Pendulum system. In the simulation, In the case of f[0.3, 0.3] Fuzzy controller is measured that maximum undershoot is $-5.0 \times 10^{-2}[rad]$, maximum undershoot is $3.92\times10^{-2}[rad]$ individually however, Designed algorithm is zero. The Steady state time is approximated that Fuzzy controller is 2.12[sec] and designed algorithm is 1.32[sec]. The result of simulation, Resigned algorithm is showed it's efficient and effectiveness for Inverted Pendulum system.

본 논문에서는 유전자-퍼지 제어 알고리즘에 대하여 논의하고 그 성능을 평가하였다. 이 알고리즘은 퍼지 논리와 유전자알고리즘의 융합된 형태이며, 제어 대상으로는 도립진자 시스템을 모델링 하였다. 퍼지 제어기는 두 개의 입력과 한 개의 출력 변수를 설계하기 위해 적용되며, GA(Genetic Algorithm)는 퍼지 규칙과 소속 함수를 선택, 교차, 돌연변이의 진화 연산을 통해 최적화한다. 컴퓨터 시뮬레이션에 퍼지 제어의 경우 초기 함수 f(0.3, 0.3)일 때 최대 언더슈트가 $-5.0 \times 10^{-2}[rad]$, 최대 오버슈트가 $3.92\times10^{-2}[rad]$으로 측정되었으나, 유전자 퍼지 알고리즘의 경우 최대 오버슈트와 언더슈트가 각각 0.0[rad]으로 측정되었다. 또한 정상상태 도달시간이 퍼지제어의 경우 2.12[sec], 유전자-퍼지 알고리즘은 1.32[sec]로 비교적 안정적으로 나타났다. 컴퓨터 시뮬레이션으로 이 알고리즘을 도립진자 시스템에 적용시키고, 그 성능의 우수성과 효율성을 증명하였다.