Stabilizing Inverted Pendulum System Using Fuzzy Controller Based on State Variables Combination

The inverted pendulum system is a common, interesting control problem that involves many basic elements of control theory. In the early, controls of stabilization for the inverted pendulum system were used classical methods like PD, PID controller. In recently, however, control methods based on modern and intelligent control theory are widely applied. The fuzzy logic controller which is often used in nonlinear control is a little too hard to design due to increasing fuzzy rules rapidly if the given system like inverted pendulum has many state variables. Also, in case the state variables are divided into two parts, two fuzzy controllers are needed in the control system. In this paper, the authors propose FCSC(Fuzzy Controller based on State variables Combination) that reorganized into two new signals depending on the physical meaning of the four state variables of the inverted pendulum system. The proposed method is applied to the inverted pendulum system and simulations are accomplished to illustrate the control performance.

상태변수 조합 퍼지 제어기를 이용한 도립진자 시스템의 안정화

도립진자 시스템은 제어이론의 다양한 기본 요소를 포함하는 제어문제를 다루는데 많이 사용되고 있다. 초기에 도립진자 시스템의 안정화 제어는 PD, PID 등의 고전적인 방법이 주로 사용되었으나 최근에는 현대제어 이론과 지능제어 기법을 이용한 방법이 주로 적용된다. 최근 비선형 제어에 종종 사용되는 퍼지제어기는 도립진자 시스템과 같이 시스템의 상태 변수가 많으면 퍼지 규칙은 급격하게 증가되어 설계가 까다롭게 된다. 또한 상태 변수를 2개씩 구분하여 퍼지제어기를 설계하면 하나의 제어시스템에 2개의 퍼지제어기를 설계해야 하는 번거로움이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 도립진자 시스템의 4개의 상태변수를 물리적 의미에 따라 새로운 2개의 신호로 재구성하고, 이를 퍼지 입력 변수로 사용하는 상태변수 조합 퍼지 제어기(FCSC)를 제안한다. 제안한 제어기는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 확인한다.