• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2011.07a
• /
• pp.35-36
• /
• 2011

본 논문은 불안정한 비선형시스템의 대표적인 플랜트인 도립진자를 이용하여, 비선형시스템의 선형화된 모델링에서 PID제어기와 상태궤환제어기의 제어역할을 연구한다. 우선 선형화시스템에서의 제어기를 구성한 후 회전형 도립진자를 모델링한다. 회전형 도립진자의 모델링은 실린더의 관성모멘트와 진자의 회전중심에 대한 모멘트의 관계를 토크를 기준으로 비선형 동적방정식 형태로 정리한다. 정리된 방정식을 선형화하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 PID제어기와 상태궤환제어기의 제어특징과 성능을 비교 및 연구한다. 테스트용 회전형 도립진자를 이용하여 위에서 구성된 제어기로 제어가능한지 실험한다. 테스트용 회전형도립진자는 RealSYS사의 리얼시스 DSP Inverted Pendulum 2005년 생산품으로 실험한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2008.07a
• /
• pp.1753-1754
• /
• 2008

본 연구에서는 로켓이나 보행로봇의 기본이 되는 도립진자 제어를 위한 새로운 강인한 PID제어기가 제시된다. 도립진자의 PID제어기 파라미터가 제어환경에 용이하게 결정될 수 있도록 MATLAB 프로그램을 이용한 새로운 시스템을 구현하였다. 도립진자 자세제어 성능을 향상시키기 위한 유전알고리즘을 활용한 PID제어기 개발로 우수한 응답 특성을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.11c
• /
• pp.118-121
• /
• 2002

본 논문에서는 힘을 측정하여 도립진자를 제어하는 방법을 제안하였다 기존의 각도를 측정하여 도립진자를 0도로 보내는 Set Point Control보다 힘을 제어하여 도립진자를 수직한 영역(Boundary Control)으로 보내는 제어를 하면 제어입력이 감소하고, 외란과 자중이 평형이 되는 위치에서 제어입력은 0이 됨을 보였다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.137-147
• /
• 2003

The fuzzy control and implementation of a new three-dimensional(3-D) inverted pendulum system are addressed. In comparison with conventional 1-D and 2-D systems, the 3-D inverted pendulum system is a proper benchmark system to simulate human's control action which includes the up and down motion to stabilize an inverted pendulum. To investigate the characteristics of the 3-D inverted pendulum system and to design of a fuzzy controller, we derive dynamic equations of the mechanism including a 3-axis cartesian robot and an inverted pendulum. We propose a design method of a fuzzy controller of the yaw and pitch angles of an inverted pendulum. In the design, the redundant degree-of-freedom(DOF) of the robot and the constrained workspace are taken into account. The performance of the proposed system is proved by experimental results using a developed PC-based Multi-Motion Control(MMC) board.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2004.07d
• /
• pp.2278-2280
• /
• 2004

이 논문은 이동식 수레형 도립진자 제어에 있어서 비선형적인 특성을 발생시키는 원인중의 하나인 마찰력을 보상하는 방법에 대하여 고찰한다. 여기에 사용된 방법은 모터에 전압을 인가하였을 때의 이동식 수레형 도립진자의 위치와 속도에 대한 데이터를 가지고, 가우시안 반복을 적용한 비선형 최소 자승법을 이용하여 마찰력을 추정하고, 모델링을 하여, 모델링 된 파라미터를 이용하여 비선형적인 특성을 최소화하는 것이다. 이 논문의 주된 결과는 수학적으로 모델링 한 마찰력이 실제의 마찰력과 유사하며, 이 마찰력을 보상함으로서, 이동식 수레형 도립진자의 제어 성능이 향상되었음을 보여준다. 따라서 이 결과는 기존의 마찰력을 무시하고, 이동식 수레형 도립진자를 제어하였을 때보다 마찰력을 보상하였을 때가 더욱 안정된 시스템이 됨을 실험적으로 확인한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2007.07a
• /
• pp.1811-1812
• /
• 2007

본 논문에서는 Fuzzy-PID Control을 이용한 2축 도립진자를 제어한다. X-Y 축을 움직이는 카트에는 도립진자가 세워져 있으며 카트가 2축의 평면상에 원하는 위치로 빠르고 정확하게 이동할 수 있게 하는 동시에 도립진자의 균형을 깨뜨리지 않고 움직이는 것을 제어의 목표로 한다. Fuzzy-PID Control은 도립진자의 균형에 대한 제어뿐만 아니라 로봇의 위치 제어까지 적용된다. 본 연구 논문에서는 이러한 Fuzzy-PID 적용 시스템에 대한 시뮬레이션을 실행함으로 그 우수성을 입증 하고자 한다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.162-172
• /
• 2011

This paper proposes embedded System of two wheeled inverted pendulum robot designed by model based design method, using MATLAB/SIMULINK and LEGO NXT Mindstorms. At first, stability and performance of controller is verified through modeling and simulation. After that direct conversion from simulation model to C code is carried and effectiveness of controller is experimentally verified. Two wheeled inverted pendulum robot has basic function about autonomous balancing control using principle of inverted pedulum and it is also possible to arrive at destination. In this paper, state feedback controller designed by quadratic optimal control method is used. And quadratic optimal control uses state feedback control gain K to minimize performance index function J. Because it is easy to find gain, this control method can be used in the controller of two wheeled inverted pendulum robot. This proposed robot system is experimentally verified with following performances - balancing control, disturbance rejection, remote control, line following and obstacle avoidance.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
• /
• v.26 no.1
• /
• pp.16-22
• /
• 2016

The research on two-wheeled inverted pendulum (TWIP) mobile robots has been ongoing in a number of robotic laboratories around the world. In this paper, we consider a robust controller design for the TWIP mobile robot driving on uniform slopes. We use a 2 degree-of-freedom (DOF) model which is obtained by restricting the spinning motion in a 3 DOF motion dynamic equation. In order to design the robust controller guaranteeing stability of the TWIP mobile robot driving on inclined surface, we propose a sliding mode control based on the theory of variable structure systems and design a sliding surface using the theory of the linear quadratic regulation (LQR). For simulation, the dynamic model of the TWIP mobile robot is constructed using Mathworks' Simulink and the sliding mode control is also implemented using Simulink. From simulation results, we show that the proposed controller effectively controls the TWIP mobile robot driving on slopes.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
• /
• v.21 no.2
• /
• pp.192-197
• /
• 2011

In this paper, the output feedback control of inverted pendulum systems is experimented for the practicality verification of the linear state observer. For the experiment, a pendulum system, CEM-IP-01 of Cemware Inc. is used and Lagrange equation and Jacobian linearization are adopted for the dynamic analysis of the pendulum system. In addition, the output responses of the state feedback control and the output feedback control of the pendulum system are compared before the experiment by Matlab. Finally, we directly verify the practical use of the linear state observer by recognizing and solving some real problem to control the inverted pendulum system in practice.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.379-383
• /
• 1998

본 논문에서는 플랜트를 제어하는데 있어 광범위하게 사용되는 PD제어기의 파라미터를 결정하는 문제에 대한 연구를 하였다. 파라미터 결정 방법으로는 최근 최적화 문제에 많이 적용되고 있는 새로운 방법인 유전자 알고리즘을 사용하였다. 또한 이렇게 정해진 파라미터를 사용하여 이를 도립진자(Inverted Pendulum)에 적용하였고 도립진자의 응답특성을 분석, 고찰함으로써 PD제어기의 성능을 평가.확인하고 이 문제에 적용된 유전자 알고리즘의 우수성을 입증하였다.