Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems (한국지능시스템학회논문지)

Korean Institute of Intelligent Systems (한국지능시스템학회)
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A Controller Based on Velocity Estimator for a Wheeled Inverted Pendulum Running on the Inclined Road

경사면을 주행하는 차륜형 역진자를 위한 속도 추정기 기반 제어기 설계

  • 이세한 (경남대학교 기계자동화공학부) ;
  • 이상용 (경남대학교 컴퓨터공학부)
  • Received : 2011.02.15
  • Accepted : 2011.06.05
  • Published : 2011.06.25
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Abstract

In this research a controller based on velocity estimator for a Wheeled Inverted Pendulum (WIP) is designed and various numerical simulation studies are carried out. The WIP has stable and unstable equivalent points. To Keep the unstable equilibrium point, a controller should control carefully the wheels persistently. There are angle, angular velocity, displacement, and velocity of the WIP for controller inputs. The velocity is obtained by differentiating the encoder signals from the motor and is subject to the resolution of the encoder. An improved velocity detection method is proposed based on low resolution encoder and velocity estimator. Various numerical simulations are carried out for showing the validation of the velocity estimator in case of the inclined road condition.

본 논문에서는 차륜형 역진자에 적용되는 속도 추정기 기반 제어기 설계와 다양한 수치 시뮬레이션이 수행되었다. 차륜형 역진자는 불안정한 평형점과 안정한 평형점을 동시에 갖는다. 불안정한 평형점에 대하여 평형을 유지하기 위하여 차륜형 역진자는 지속적으로 제어되어야 한다. 제어기의 입력으로 차륜형 역진자 몸체의 각도, 각속도, 변위 속도 등이 필요하다. 필요한 속도는 모터에 부착된 에코더 신호를 차분하여 얻어지며, 엔코더의 해상도에 민감하게 의존한다. 저해상도 엔코더와 속도 추정기에 기반하여 개선된 속도 검출법이 제안되고 경사면에서 유효함을 보이기 위해서 다양한 수치 시뮬레이션이 수행되었다.

Keywords

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