• 제목/요약/키워드: Inverted Cart Pendulum

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T-S fuzzy 모델을 이용한 비선형 시스템의 tracking 제어에 관한 연구 (A study on tracking control for nonlinear systems using T-S fuzzy model)

  • 손명공;성동한;손천돈;정은태;권성하
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.108-110
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    • 2006
  • This paper deals with a tracking problem for nonlinear systems using its T-S fuzzy model and internal model. We extend the internal model of linear systems to an internal model of T-S fuzzy systems to accompany with state error of zero. A sufficient condition of the existence of a tracking controller for T-S fuzzy systems is expressed by linear matrix inequalities. A system of inverted pendulum on cart is illustrated to verify our method.

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Hardware Implementation of a Neural Network Controller with an MCU and an FPGA for Nonlinear Systems

  • Kim Sung-Su;Jung Seul
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제4권5호
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    • pp.567-574
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    • 2006
  • This paper presents the hardware implementation of a neural network controller for a nonlinear system with a micro-controller unit (MCU) and a field programmable gate array (FPGA) chip. As an on-line learning algorithm of a neural network, the reference compensation technique has been implemented on an MCU, while PID controllers with other functions such as counters and PWM generators are implemented on an FPGA chip. Interface between an MCU and a field programmable gate array (FPGA) chip has been developed to complete hardware implementation of a neural controller. The developed neural control hardware has been tested for balancing the inverted pendulum while controlling a desired trajectory of a cart as a nonlinear system.

Indirect Adaptive Regulator Design Based on TSK Fuzzy Models

  • Park Chang-Woo;Choi Jun-Hyuk;Sung Ha-Gyeong
    • International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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    • 제6권1호
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    • pp.52-57
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    • 2006
  • In this paper, we have proposed a new adaptive fuzzy control algorithm based on Takagi-Sugeno fuzzy model. The regulation problem for the uncertain SISO nonlinear system is solved by the proposed algorithm. Using the advanced stability theory, the stability of the state, the control gain and the parameter approximation error is proved. Unlike the existing feedback linearization based methods, the proposed algorithm can guarantee the global stability in the presence of the singularity in the inverse dynamics of the plant. The performance of the proposed algorithm is demonstrated through the problem of balancing and swing-up of an inverted pendulum on a cart.

선형행렬부등식을 이용한 비선형 시스템의 TS 퍼지 제어기 설계 (Design of Takagi-Sugeno Fuzzy Controllers for Nonlinear Systems using LMIs)

  • 김진성;최익;윤태웅
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2398-2400
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    • 2000
  • In this paper, we consider multi-objective synthesis of fuzzy controllers for a widely used special class of the Takagi-Sugeno(TS) fuzzy systems. We propose a new fuzzy controller utilizing the strategy of rescaling and show that synthesis of the proposed controllers satisfying multiple design objectives can be reduced to a simple linear matrix inequality(LMI) problem. Finally, an application to an inverted pendulum on a cart is presented to illustrate the validity of the proposed method.

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비선형 시스템에 대한 T-S 퍼지 모델 구성 (Construction of T-S Fuzzy Model for Nonlinear Systems)

  • 정은태;권성하;이갑래
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제8권11호
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    • pp.941-947
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    • 2002
  • Two methods of constructing T-S fuzzy model which is equivalent to a given nonlinear system are presented. The first method is to obtain an equivalent T-S fuzzy model by using the sum of linearly independent scalar functions with constant real matrix coefficients. The sum of products of linearly independent scalar functions is used in the second method. The former method is to formulate the procedures of T-S fuzzy modeling dealt in many examples of previous publications; the latter is a new method. By comparing the number of linearly independent functions used in the two methods, we can easily find out which method makes fewer rules than the other. The nonlinear dynamics of an inverted Pendulum on a cart is used as an equivalent T-5 fuzzy modeling example.

자기 조직화 맵을 이용한 강화학습 제어기 설계 (Design of Reinforcement Learning Controller with Self-Organizing Map)

  • 이재강;김일환
    • 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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    • 제53권5호
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    • pp.353-360
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    • 2004
  • This paper considers reinforcement learning control with the self-organizing map. Reinforcement learning uses the observable states of objective system and signals from interaction of the system and environment as input data. For fast learning in neural network training, it is necessary to reduce learning data. In this paper, we use the self-organizing map to partition the observable states. Partitioning states reduces the number of learning data which is used for training neural networks. And neural dynamic programming design method is used for the controller. For evaluating the designed reinforcement learning controller, an inverted pendulum on the cart system is simulated. The designed controller is composed of serial connection of self-organizing map and two Multi-layer Feed-Forward Neural Networks.

A New Design Method for T-S Fuzzy Controller with Pole Placement Constraints

  • Joh, Joongseon;Jeung, Eun-Tae;Chung, Won-Jee;Kwon, Sung-Ha
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제7권3호
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    • pp.72-80
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    • 1997
  • A new design method for Takagi-Sugeno (T-S in short) fuzzy controller which guarantees global asymptotic stability and satisfies a desired performance is proposed in this paper. The method uses LMI(Linear Matrix Inequality) approach to find the common symmetric positive definite matrix P and feedback fains K/sub i/, i= 1, 2,..., r, numerically. The LMIs for stability criterion which treats P and K'/sub i/s as matrix variables is derived from Wang et al.'s stability criterion. Wang et al.'s stability criterion is nonlinear MIs since P and K'/sub i/s are coupled together. The desired performance is represented as $ LMIs which place the closed-loop poles of $ local subsystems within the desired region in s-plane. By solving the stability LMIs and pole placement constraint LMIs simultaneously, the feedback gains K'/sub i/s which gurarntee global asymptotic stability and satisfy the desired performance are determined. The design method is verified by designing a T-S fuzzy controller for an inverted pendulum with a cart using the proposed method.

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T-S 퍼지 모델을 이용한 비선형 시스템의 퍼지 슬라이딩 모드 제어 (Fuzzy Sliding Mode Control of Nonlinear System Based on T-S Fuzzy Dynamic Model)

  • 유병국;양근호
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제14권1호
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    • pp.112-117
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    • 2004
  • 본 논문에서는 Takagi-Sugeno(T-S) 퍼지 시스템 모델을 이용한 비선형 시스템의 퍼지 슬라이딩 모드제어방식을 제안한다. 이 방식에서는 하나의 T-S 퍼지 모델을 구성하는 각 선형 동력학의 입력 이득행렬을 단일화 하는 과정을 필요로 한다. 이 과정에서 생성되는 입력 불확실성은 슬라이딩 모드 제어의 외란에 대한 처리 방법으로 해결될 수 있다. 또한 기존의 T-S 퍼지 모델에 대한 제어방식에서 처리하지 못했던, 상태변수에 독립적이기 때문에 선형화되지 않는 비선형 항에 대한 문제를 해결할 수 있다. 제안된 제어시스템의 안정도를 보이며 제어 입력이 슬라이딩 평면에 대한 도달조건을 만족함을 보인다. 제안된 제어방식의 타당성과 제어기 설계과정을 보이기 위하여 역진자 시스템에 적용한 시뮬레이션 결과를 보인다.

유전알고리즘을 이용한 비선형 시스템의 지능형 퍼지 제어기 설계 (Design of Intelligent Fuzzy Controller for Nonlinear System Using Genetic Algorithm)

  • 김문환;주영훈;박진배
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.593-597
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    • 2004
  • 본 논문은 비선형 시스템의 새로운 퍼지 제어기 설계 기법을 제안한다. 기존의 퍼지 제어기 설계 방법들은 안정도 조건을 만족시키는 제어 이득을 얻기 위해 수학적인 접근을 통해 해를 찾는 방법들이 많이 연구되었다 하지만 플랜트와 제어 방법에 따라 이러한 수학적인 접근이 힘든 경우가 있다 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 깊은 수학적인 접근이 아닌 지능적인 접근 방법을 사용하여 안정화된 퍼지 제어기의 설계하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 퍼지 제어기의 안정화 조건을 만족시키는 제어 이득을 전략 기반 유전 알고리즘을 사용하여 동정한다 전략 기반 유전 알고리즘은 제어기의 안정화 조건을 만족시키는 해를 찾기 위해 전략적으로 교차와 돌연변이를 변화시킨다. 전력 기반 유전 알고리즘은 제어기의 안정화 조건을 만족시키는 해를 찾기 위해 전략적으로 교차와 돌연변이 영역을 변화시킴으로서 빠르게 해를 찾는다. 최종적으로 모의 실험을 통해 제안된 기법의 우수성을 확인하였다.