International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.15
no.4
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pp.232-239
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2015
Studies on the control of the inverted pendulum type system have been widely reported. This is because it is a typical complex nonlinear system and may be a good model for verifying the performance of a proposed control system. In this paper, we propose the design of some fuzzy logic control (FLC) systems for controlling a Segway-type mobile robot, which is an inverted pendulum type system. We first derive a dynamic model of the Segway-type mobile robot and then analyze it in detail. Next, we propose the design of some FLC systems that have good performance for the control of any nonlinear system. Then, we design two conventional FLC systems for the position and balance control of the Segway-type mobile robot, and we demonstrate their usefulness through simulations. Next, we point out the possibility of simplifying the design process and reducing the computational complexity,, which results from the skew symmetric property of the fuzzy control rule tables. Finally, we design two other FLC systems for position and balance control of the Segway-type mobile robot. These systems have only one input variable in the FLC systems. Furthermore, we observe that they offer similar control performance to that of the conventional two-input FLC systems.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.6
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pp.1-7
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2011
This paper presents implementation and control of a two wheeled mobile robot system which consists of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Control purpose is to regulate its balancing and navigation. The balancing robot has advantages of one point turning and robust balancing against disturbances from the ground. Simulation studies of local and global control methods are performed. Since the robot is implemented to have a symmetrical structure, simple linear control algorithms are used for balancing and navigation. Low cost sensors such as gyro and tilt sensor are fused together to detect the inclined angle. Experimental studies of following desired circular trajectory are conducted.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.1
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pp.87-93
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2014
Conventional two-wheeled balancing robots are limited in terms of turning speed because they lack the lateral motion to compensate for the centrifugal force needed to stop rollover. In order to improve lateral stability, this paper suggests a two-wheeled balancing mobile platform equipped with a tilting mechanism to generate roll motions. In terms of static force analysis, it is shown that the two-body sliding type tilting method is more suitable for small-size mobile robots than the single-body type. For the mathematical modeling, the tilting-balancing platform is assumed as a 3D inverted pendulum and the four-degrees-of-freedom equation of motion is derived. In the velocity/posture control loop, the desired tilting angle is naturally determined according to the changes of forward velocity and steering yaw rate. The efficiency of the developed tilting type balancing mobile platform is validated through experimental results.
Kim, Young-Doo;An, Tae-Hee;Jung, Gun-Oo;Choi, Young-Kiu
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.9
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pp.1871-1880
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2011
In this paper, a controller for two wheeled inverted pendulum robot, i.e., Segway type robot that is a convenient and easily handled vehicle is designed to have more stable balancing and faster velocity control compared to the conventional method. First, a widely used PID control structure is applied to the two wheeled inverted pendulum robot and proper PID control gains for some specified weights of users are obtained to get accurate balancing and velocity control by use of experimental trial-and-error method. Next, neural network is employed to generate appropriate PID control gains for arbitrarily selected weight. Here the PID gains based on the trial-and-error method are used as training data. Simulation study has been carried out to find that the performance of the designed controller using the neural network is more excellent than the conventional PID controller in terms of faster balancing and velocity control.
In this paper, we present an attitude control of self-standing for a two-wheeled inverted-pendulum-like mobile robot based on the nonlinear control theory. Nonlinear dynamic equations are linearized by using the Lie derivative, and a pole placement controller is designed. Characteristics of the controller are examined by numerical simulations to show the self-standing attitude of the mobile robot in standing and in moving.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.8
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pp.758-765
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2015
This paper proposes an attitude control system to keep the balance for a two-wheeled mobile manipulator which consists of a mobile platform and a three D.O.F. manipulator. In the conventional control scheme, complicated dynamics of the manipulator need to be derived for balancing control of a mobile manipulator. The method proposed in this paper, however, three links are considered as one body of mass and the dynamics are derived easily by using an inverted pendulum model. One of the best advantage of a sliding mode controller is low sensitivity to plant parameter variations and disturbances, which eliminates the necessity of exact modeling to control the system. Therefore the sliding mode control algorithm has been adopted in this research for the attitude control of mobile platform along the pitch axis. The center of gravity for the whole mobile manipulator is changing depending on the motion of the manipulator. And the orientation variation of center of gravity is used as reference input for the sliding mode controller of the pitch axis to maintain the center of gravity in the middle of robot to keep the balance for the robot. To confirm the performance of controller, MATLAB Simulink has been used and the resulting algorithms are applied to a real robot to demonstrate the superiority of the proposed attitude control.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.45
no.1
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pp.1-8
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2008
A two-wheel balancing vehicle, which helps people moving freely and fast, and is applied from inverted pendulum system, has been widely researched and developed, and some products are came into a market in actuality. Until now, the two-wheel balancing vehicles developed have chosen the general PID control method. In this paper, we propose a new control method to improve a control capacity for a two-wheeled balancing vehicle for human transportation. The proposed method is the fuzzy PD+I control that is one of the improved PID control, and it contains a 2input-1output fuzzy system. This fuzzy system processes signals from proportional and derivative controller, and the fuzzy output signal generates the final output by summing up integral signal. The non-linearity of the fuzzy system makes an optimal output control signal by changing weight of the proportional signal and the derivative signal in process of time. We have simulated the fuzzy PD+I control system and experimented by implementing the two-wheel balancing mobile robot to verify the advantages of the proposed fuzzy PD+I control method in comparison with general PID control. As the results of simulation and experimentation, the proposed fuzzy PD+I control method has better control performance than general PID in this system and improves it.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.6
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pp.578-584
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2015
In this study a moving platform for a mobile robot that can be traveling with a full automatic standing arm was developed. Conventional mobile robots generally may equip 4 wheels or 3 wheels with a caster wheel or independent driven wheels and have good statistic stability. When a mobile robot travels on a sharply perpendicular and narrow crossroad, it may need a special steering scheme such as going forward and backward repeatedly or it is sometimes physically impossible for the robot to go through the crossroad because of the size limit. The upright running mobile robot changes its posture to the upright posture which has a small planar area and is able to go through the crossroad. The upright control which was manually performed step by step before such as sequences of uprighting (returning), checking, and balancing, is now automated.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.12
no.2
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pp.154-161
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2012
This article presents experimental studies of fuzzy logic application to control a two-wheel mobile robot(TWMR) system. The TWMR system is composed of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Although linear controllers can stabilize the TWMR, fuzzy controllers are expected to have robustness to uncertainties so that the resulting performances are expected to be better. Nominal fuzzy rules are used to control balance and position of TWMR. Fuzzy logic is embedded on a DSP chip to control the TWMR. Balancing performances of the PID controller and the fuzzy controller under disturbances are compared through extensive experimental studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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