• 제목/요약/키워드: 2 DOF inverted pendulum

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속도추정 기반의 2자유도 도립진자의 안정화를 위한 입력보상 방식의 분산 신경망 제어기에 관한 실험적 연구 (Experimental Studies on Decentralized Neural Networks Using Reference Compensation Technique For Controlling 2-DOF Inverted Pendulum Based on Velocity Estimation)

  • 조현택;정슬
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.341-349
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    • 2004
  • In this paper, the decentralized neural network control of the reference compensation technique is proposed to control a 2-DOF inverted pendulum on an x-y plane. The cart with the 2-DOF inverted pendulum moves on the x-y plane and the 2-DOF inverted pendulum rotates freely on the x-y axis. Since the 2-DOF inverted pendulum is divided into two 1-DOF inverted pendulums, the decentralized neural network control is applied not only to balance the angle of pendulum, but also to control the position tracking of the cart. Especially, a circular trajectory tracking is tested for position tracking control of the cart while maintaining the angle of the pendulum. Experimental results show that position control of the inverted pendulum system is successful.

A Fuzzy Control of a 3-dimensional Inverted Pendulum Using a 3-axis Cartesian Robot

  • Shin, Ho-sun;chu, Jun-Uk;Lee, Yun-Jung
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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    • pp.176.1-176
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    • 2001
  • Conventional researches almost have been focused on the one dimensional inverted pendulum. Recently, Sprenger et al[2] have researched a two dimensional inverted pendulum Observing human's action to control an inverted pendulum, one can recognize that human uses a three dimensional metier including the up and down motion. In this paper, we propose a fuzzy logic controller(FLC) of a new three dimensional inverted pendulum system. We derive a dynamic equation of the mechanism including a 3-axis cartesian robot and a inverted pendulum. We propose a design method of a fuzzy controller of the yaw and pitch angles of a inverted pendulum. In the design, the redundant degree-of-freedom(DOF) of the robot ...

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Decoupled Neural Network Reference Compensation Technique for a PD Controlled Two Degrees-of-Freedom Inverted Pendulum

  • Seul Jung;Cho, Hyun-Taek
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제2권1호
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    • pp.92-99
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    • 2004
  • In this paper, the decoupled neural network reference compensation technique (DRCT) is applied to the control of a two degrees-of-freedom inverted pendulum mounted on an x-y table. Neural networks are used as auxiliary controllers for both the x axis and y axis of the PD controlled inverted pendulum. The DRCT method known to compensate for uncertainties at the trajectory level is used to control both the angle of a pendulum and the position of a cart simultaneously. Implementation of an on-line neural network learning algorithm has been implemented on the DSP board of the dSpace DSP system. Experimental studies have shown successful balancing of a pendulum on an x-y plane and good position control under external disturbances as well.

3차원 도립진자 시스템의 구현 및 퍼지 제어 (Fuzzy Control and Implementation of a 3-Dimensional Inverted Pendulum System)

  • 신호선;추준욱;이승하;이연정
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.137-147
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    • 2003
  • 새로운 3차원 도립진자 시스템의 구현 및 퍼지제어에 관하여 논한다. 기존의 1차원 또는 2차원 도립진자 시스템과 달리, 3차원 도립진자 시스템은 상하 운동을 포함하는 인간의 도립진자 제어행위를 적절히 모사할 수 있는 새로운 시스템이다. 3차원 도립진자 시스템의 특성 분석과 퍼지제어기 설계를 위하여 3축 직교로봇과 도립진자를 포함하는 기구부의 동력학식을 유도한다. 로봇의 여유자유도와 제한된 작업영역을 고려하면서 도립진자의 요오(yaw) 및 피치(pitch)각을 제어하기 위한 퍼지제어기 설계 방법을 제안한다. 개발된 PC 기반의 다축제어보드를 이용한 실험 결과를 통하여 제안된 시스템의 성능을 검증한다.

입·출력 제약을 갖는 도립진자의 스윙업 제어 (Swing-up Control of an Inverted Pendulum Subject to Input/Output Constraints)

  • ;경기영;박재헌;이영삼
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제20권8호
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    • pp.835-841
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    • 2014
  • In this paper we propose a swing-up strategy for a single inverted pendulum. The proposed method has a feature whereby can handle the input and output constraint of a pendulum in a systematic way. For the swing-up of a pendulum, we adopt a 2-DOF control structure that combines the feedforward and feedback control. In order to generate the swing-up feedforward trajectories that satisfy the input and output constraint, we formulate the problem of generating feedforward trajectories as a nonlinear optimal control problem subject to constraints. We illustrate that the proposed method is more flexible than the existing method and provides great freedom in choosing the actuator of the inverted pendulum. Through an experiment, we show that the proposed method can swing a pendulum upward effectively while satisfying all the imposed constraints.

이중 병렬형 다리 구조를 가진 2족보행로봇의 보행제어 (Locomotion Control of Biped Robots with Serially-Linked Parallel Legs)

  • 윤정한;박종현
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권6호
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    • pp.683-693
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    • 2010
  • 본 논문은 2족 보행로봇을 위한 새로운 병렬메카니즘을 제안하고 있다. 각 다리는 3자유도를 갖는 병렬 플랫폼 2개가 시리얼로 연결되어 있는데, 허벅지와 정갱이 역할을 한다. 이 제안된 로봇을 위한 보행 궤적은 보행평면상에서는 중력보상역진자모드를 사용하여 구하였고, 횡방향으로는 역진자모드를 사용하여 구하였다. 지면으로부터의 반발력을 시뮬레이션하기 위해 발바닥 밑에 6자유도의 패드를 사용하였다. 제안된 메카니즘과 보행제어의 효율성은 SimMechanics를 이용한 12자유도 병렬 2족보행로봇의 시뮬레이션을 통해 입증하였다.

이륜 도립진자 이동로봇을 위한 강인제어기 설계 (Robust Control Design for a Two-Wheeled Inverted Pendulum Mobile Robot)

  • 유동상
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제26권1호
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    • pp.16-22
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    • 2016
  • 세계적으로 수많은 로봇연구실에서 이륜 도립진자 이동로봇에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이런 이륜 도립진자 이동로봇이 평탄한 경사면에서 안정적으로 주행할 수 있도록 하는 강인 제어기를 개발하는 것으로 고려한다. 경사면에서 이륜 도립진자 이동로봇의 균형을 위해 3 자유도의 운동방정식에서 선회운동을 제한한 2 자유도 동력학식을 사용하며, 가변구조시스템 이론을 근간으로 하는 슬라이딩 모드 제어기를 제안하고 LQR 이론을 이용하여 슬라이딩 운동이 일어나는 슬라이딩 평면을 설계한다. 시뮬레이션을 위해 Mathworks사의 Simulink를 활용하여 이륜 도립진자 이동로봇의 2 자유도 모델을 실현하고, 슬라이딩 모드 제어기 또한 Simulink를 이용하여 구현한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 제어기가 경사면을 주행하는 이륜 도립진자 이동로봇을 효과적인 제어한다는 것을 보인다.

2족 보행로봇을 위한 여유자유도 궤적 생성 (Redundancy Trajectory Generation for Biped Robot Manipulators)

  • 연제성;박종현
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제33권10호
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    • pp.1014-1022
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    • 2009
  • A biped robot in locomotion can be regarded to be kinetically redundant in that the link-chain from its foot on the ground to its swing foot has more degrees of freedom that needed to realize stable bipedal locomotion. This paper proposes a new method to generate a trajectory for bipedal locomotion based on this redundancy, which directly generates a locomotion trajectory at the joint level unlike some other methods such as LIPM (linear inverted-pendulum mode) and GCIPM (gravity-compensated inverted-pendulum mode), each of which generates a trajectory of the center of gravity or the hip link under the assumption of the dominance of the hip-link inertia before generating the trajectory of the whole links at the joint level. For the stability of the trajectory generated in the proposed method, a stability condition based on the ZMP (zero-moment point) is used as a constraint as well as other kinetic constraints for bipedal motions. A 6-DOF biped robot is used to show how a stable locomotion trajectory can be generated in the sagittal plane by the proposed method and to demonstrate the feasibility of the proposed method.

병렬형 다리 구조를 가진 2족 보행 로봇의 설계 및 제어 (New Parallel Mechanism for Biped Robots)

  • 윤정한;연제성;권오홍;박종현
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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    • pp.810-815
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    • 2004
  • In this paper, we propose new parallel mechanism of a 3 dimensional biped robot whose each leg is composed of two 3-dof parallel platforms linked serially. This proposed parallel mechanism is able to move freely in the man-made environment and is applied to various fields, such as medical, welfare, and so on. And a total weight of each leg is expected to be lighter than serial linked leg. One side leg consists of a 3-dof orientation platform and 3-dof asymmetric parallel platform. The former consists of three active linear actuators and seven passive joints, and the latter of two active linear actuators, one active rotational actuator and eight passive joints. Thus, there are two kinds of parallel platforms each chain's elements and active joint's positions are different for the biped robot to move freely like a serial link without the kinematics constraints. The effectiveness and the performance of the proposed parallel mechanism and locomotion trajectory are shown in computer simulations with a 12-DOF parallel biped robot.

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