This paper proposes the control problem of an inverted pendulum system based on Sugeno-Type of fuzzy logic. The universal approximating capability, learning ability, adaptation capability and disturbance rejection are collected in one control strategy. The proposed scheme does not require an accurate dynamic model and the joint acceleration measurement, yet it guarantees asymptotic trajectory tracking. Experimental results perform with an inverted pendulum to show the effectiveness of the approach.
This paper proposes an optimal ARS control of a two-wheel mobile inverted pendulum robot. Conventional researches are highly concentrated on the robust control of a mobile inverted pendulum on the flat ground, $i.e.$, mostly focus on the compensation of gyroscope signals. This newly proposed algorithm deals with a climbing control of a slanted surface based on the dynamic modeling using the conventional structure. During the climbing control of the robot, unexpected disturbance forces are essentially caused by the irregular contact force which comes from the irregular contact angle between the wheel and the terrain. The disturbances have effects on the optimal posture of the mobile robot to compensate the slanted angle. Therefore the dynamics equations through physical interpretation are derived for the selection of optimum climbing posture through ARS. Also using the ultrasonic sensor the slope information is obtained to compensate for the force of gravity. The control inputs are dynamically adjusted to climb up the slanted surface effectively. The proposed algorithm is demonstrated through the real experiments.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.58
no.2
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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.
This paper presents a method to compensate the drift of solid-state inertial sensors for control applications. A solid-state gyroscope is evaluated via both theoretical and experimental analyses. From the analytical results, a heuristic compensation method for the drift of the gyroscope is proposed. Experimental results on inverted pendulum control show that the proposed method is feasible since compensated signals from the gyroscope are successfully used in the feedback loop to control the inverted pendulum system.
In this paper, the stabilization of an inverted pendulum system is studied. Here, the PID control method is adopted to make the system stable. In order to adjust the PID gains, a three-layer neural network, which is based on the back propagation method, is used. Meanwhile, the time for training the neural network depends on the initial values of PID gains and connection weights. Hence, the genetic algorithm Is considered to shorten the time to find the desired values. Simulation results show the effectiveness of the proposed approach.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2004.04a
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pp.164-167
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2004
In the paper is proposed a hierarchical adaptive fuzzy controller for balancing and position control of the inverted pendulum system. Because balancing control rules of the pendulum and position control rules of the cart can be opposite, it is difficult to design an adaptive fuzzy controller that satisfy both objectives. To stabilize the pendulum at a specified position, the hierarchical adaptive fuzzy controller consists of a robust indirect adaptive fuzzy controller for balancing, a forced disturbance generator which emulates heuristic control strategy, and a supervisory decision maker for the arbitration of two control objectives It is proved that all the signals in the overall system are bounded. Simulation results are given to verify the proposed adapt i ye fuzzy control method.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.23
no.3
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pp.268-274
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2013
Any new method for controlling a nonlinear system has widely been reported. An inverted pendulum system has typically been used as a target system for demonstrating its usefulness. In this paper, we propose an algorithm to control a flexible joint cart based inverted pendulum system. Two carts are connected with a spring and one is a driving cart and the other is no driving cart with a pole. We here present a system modeling and a good fuzzy logic based control algorithm. We also introduce LQR (Linar Quadratic Regulator) technique for reducing the number of control variables. By using this technique, the number of input variables for a fuzzy logic controller is become only two not six. So the computational complexity is largely reduced. Moreover, a two-input fuzzy logic controller has a control rule table with a skew-symmetric property. And it will lead the design of a single-input fuzzy logic controller. In order to demonstrate the usefulness of the proposed method and prove the superiority of the proposed method, some computer simulations are presented.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.3
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pp.157-163
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2000
In this paper, an Evolving Neural Network Controller(ENNC) which its structure and its connection weights are optimized simultaneously by Real Variable Elitist Genetic Algoithm(RVEGA) was presented for stabilization of an Inverter Pendulum(IP) system with nonlinearity. This proposed ENNC was described by a simple genetic chromosome. And the deletion of neuron, the determinations of input or output neuron, the deleted neuron and the activation functions types are given according to the various flag types. Therefore, the connection weights, its structure and the neuron types in the given ENNC can be optimized by the proposed evolution strategy. Through the simulations, we showed that the finally acquired optimal ENNC was successfully applied to the stabilization control of an IP system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.4
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pp.346-352
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2006
In a networked control system (NCS), time delays which are larger than one sampling period can change the control period. As a result, it may cause system instability. This paper presents a control method for an NCS using the controller area network (CAN), where time delays arise in the control loop. Specifically, a simple yet efficient method is proposed to improve control performance in the presence of time delays. The proposed method, which can be regarded as a gain scheduling method, selects a suitable LQ control gain among several gains to deal with the problems due to the change of control period. It is found that the gain can be scheduled in terms of the relation between the gain and the sampling period, which is represented by first-order algebraic equations. The proposed method is evaluated with an inverted cart pendulum system where the actuator and sensors are connected through the CAN. Experiment results are presented to show the efficiency of the proposed method.
Fuzzy sliding mode controller for a class of uncertain nonlinear dynamical systems is proposed and analyzed. The controller's construction and its analysis involve sliding modes. The proposed controller consists of two components. Sliding mode component is employed to eliminate the effects of disturbances, while a fuzzy model component equipped with an adaptation mechanism reduces modeling uncertainties by approximating model uncertainties. To demonstrate its performance, the proposed control algorithm is applied to an inverted pendulum. The results show that both alleviation of chattering and performance are achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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