근사 비선형 궤환 선형화를 이용한 도립 진자 계통의 제어

The Control of Inverted Pendulum System Using Approximated Nonlinear Feedback Linearization

로보트 제어와 로케트의 자세 제어에 관련하여 도립 진자 시스템은 제어 이론과 응용면에서 흥미 있는 문제이다. 일반적으로 도립 진자 시스템을 제어하기 위하여 소신호 모델에 의한 근사화 모델이 사용되었다. 본 논문에서는 미분 다양체 이론을 기초로 한 비선형 제어 이론을 도입 진자 시스템에 적용하고자 한다. 먼저 비선형 모델을 비선형 상태 궤환을 이용하여 근사 선형화 모델로 변환시키고, 선형화 모델에 극점 배치를 통하여 선형 제어기를 설계하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 기법을 Tayler 급수의 3차 선형화모델과 비교하였다.

The inverted pendulum system has interesting and challenging problems related to robotics and rocket attitude control view of both control theory and applications. Generally approximately linearized plant models are employed to control the system. In this paper a recently developed control theory based on differentiable manifold theory is used to control the inverted pendulum system which is typically nonlinear. First, the nonlinear model is transformed into the approximate feedback linearized system by nonlinear state feedback. Secondly, the linear controller is designed using the pole-placement method for the approximate feedback linearized plant model, the output of which are finally inverse-transformed to yield the control input to the actual system of the inverted pendulum. The proposed method is evaluated by the computer simulation to compare with the 3rd order linearization model.