• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.407-415
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• 2011

In this study, we propose the design of optimized fuzzy controller for the rotary inverted pendulum system by using differential evolution algorithm. The structure of the differential evolution algorithm has a simple structure and its convergence to optimal values is superb in comparison to other optimization algorithms. Also the differential evolution algorithm is easier to use because it have simpler mathematical operators and have much less computational time when compared with other optimization algorithms. The rotary inverted pendulum system is nonlinear and has a unstable motion. The objective is to control the position of the rotating arm and to make the pendulum to maintain the unstable equilibrium point at vertical position. The output performance of the proposed fuzzy controller is considered from the viewpoint of performance criteria such as overshoot, steady-state error, and settling time through simulation and practical experiment. From the result of both simulation and practical experiment, we evaluate and analyze the performance of the proposed optimal fuzzy controller from the comparison between PGAs and differential evolution algorithms. Also we show the superiority of the output performance as well as the characteristic of differential evolution algorithm.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.400-405
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• 2023

현재 도립진자는 많은 분야에서 연구 중이며 미사일, 로켓, 등의 자세 제어와 2족 보행 로봇 등에 응용되고 있다. 본 연구에서는 256펄스의 로터리 엔코더와 DC 모터를 이용한 회전형 도립진자(Rotary Inverted Pendulum)를 구성하여 회전형 역 진자의 수직 자세 제어를 연구하였다. 비선형 시스템의 경우 복잡한 알고리즘과 제어기가 필요하지만 고전적이며 비교적 간단한 PID(Proportional Integral Derivation)알고리즘을 이용한 제어 방법을 회전형 도립진자 시스템에 적용하였으며 간단하지만 원하는 성능을 높이는 방안을 연구하였다. 본 연구에서 사용된 회전형 도립진자 시스템은 비선형적이고 불안정한 시스템으로 선형화된 모델링에서 마이크로칩 사의 dsPIC30F4013 임베디드 프로세서를 이용한 PID 제어기를 설계 및 구현하였다. 보통 PID 제어기는 하나 혹은 두 가지 이상을 조합하여 설계하며 우수한 제어 성능에 비해 구조가 간단하며 제어 이득 조정이 다른 제어기들에 비해 비교적 쉽다는 장점이 있다. 본 연구에서는 시스템의 물리적 구조를 수학적 방법으로 분석하고 모델링을 통한 회전형 도립진자의 수직 균형을 위한 제어를 실현하였다. 또한 회전형 역 진자를 이용하여 PID 제어기로 제어가 가능한지 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• 전기학회논문지P
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• 제58권2호
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• pp.130-135
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• 2009

In recent years, researches on rotary inverted pendulum control systems have been significantly focused due their highly nonlinear dynamics and complicated geometric structures. This paper presents a novel control approach for such systems by means of similarity transformation theory. At first, we represent nonlinear system dynamics to the controllability-formed state space model including a time-varying parameter vector. We establish the state-feedback control configuration based on the transformed model and derive an adaptive control law for adjusting desired characteristic equation. Numerical analysis is achieved to evaluate our control method and demonstrate its superiority by comparing it to the traditional control strategy. Furthermore, real-time control experiment is carried out to test its practical reliability.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2815-2817
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• 2005

This paper presents an experiment study on the control of a rotary-type inverted pendulum based on the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model approach. A sufficient condition for stability of the T-S fuzzy control system is given via linear matrix inequalities (LMIs). State-feedback controllers for sub-systems are designed from the sufficient condition via change of variables which is one of the popular LMI techniques. Experimental results on a rotary-type inverted pendulum control show the feasibility of the T-S fuzzy model-based control method.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회
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• pp.705-707
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• 2018

Rotary Inverted Pendulum 은 제어분야에서 비선형 제어 시스템을 설명하기 위해 자주 사용되어왔다. 본 논문은 강화학습 에이전트의 환경으로써 Rotary Inverted Pendulum 을 도입하였다. 이를 통해서 강화학습이 실제 세계에서의 복합적인 문제를 해결할 수 있음을 보인다. 강화학습 에이전트의 가상 환경과 실제 환경을 맵핑시키기 위해서 Ethernet 연결 위에 MQTT 프로토콜을 사용하였으며 이를 통해서 경량화된 IoT 분야에서의 강화학습의 활용도를 조명한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.684-686
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• 1998

This paper consider fuzzy control of a single-inverted pendulum attached to the tip end of a rotating arm driven by a direct driven motor. Control objectives stabilization of the pendulum at the upright position and regulation of the arm at an arbitrary specified position. Fuzzy control is an effective method to achieve multiple control objectives in control of nonlinear systems. In this paper, fuzzy logic control is proposed to obtain increased control performance and stability.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.548-553
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• 2008

In this paper, we propose a new swing-up control strategy for rotary inverted pendulums with restricted rotation range. The control law is derived from a Lyapunov function. The Lyapunov function is defined as the square of the sum of the absolute value of the total mechanical energy and weighted squares of the arm's angular displacement and velocity. By adjusting the weighting parameters in the Lyapunov function, we can affect the swing-up strategy such that the restriction on rotation range can be satisfied. Finally, we verify the performance of the proposed control law through simulation and experiments.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.236-242
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• 2008

본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)에 대한 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA) 기반 최적 퍼지 제어기 설계를 제안한다. 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 퍼지제어기를 사용하였으며, 이때 퍼지제어기의 규칙은 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기를 기반으로 하여 설계하였다. 유전자 알고리즘은 전역해를 구할 수 있는 장점이 있어 많은 분야에 성공적으로 적용되고 있지만 조기수렴 문제로 인하여 지역해에 빠질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 병렬유전자 알고리즘이 개발되었으며, HFCGA는 병렬유전자 알고리즘을 개선한 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 퍼지 제어기의 파라미터의 최적화를 위해 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘을 사용하였다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 LQR 제어기, 기존 단순유전자 알고리즘(SGA)을 이용한 퍼지제어기와 제안된 HFCGA 기반 퍼지제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제7권11호
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• pp.918-926
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• 2001

In this paper, intelligent control method using neural network as a nonlinear controller is presented. Simulation studies for three link rotary robot are performed. Neural network controller is implemented on DSP board in PC to make real time computing possible. On-line training algorithms for neural network control are proposed. As a test-bed, a large x-y table was build and interface with PC has been implemented. Experiments such as inverted pendulum control and large x-y table position control are performed. The results for different PD controller gains with neural network show excellent position tracking for circular trajectory compared with those for PD controller only. Neural control scheme also works better for controlling inverted pendulum on x-y table.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.555-558
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• 2004

Due to the asymptotic property, deadbeat control can hardly applied to the continuous time system control. But some delay element method can deal such a problem. Except delay element method, well-known digital deadbeat control can br used with the aid of som smoothing elements. In this paper, and order smoothing element is used for the smoothing of the digital deadbeat controller. And this element is argumented to the plant, and so control problem is to control digitally the argumented system. We simulated this control system using Matlab language and finally apply this algorithm to the rotary inverted pendulum system.