In this paper, we Proposed the inverted pendulum control method using single neuron neural network that have weights as PID parameters. The proposed method has three inputs(proportion, integration, differentiation term of the error), and uses weights as P, I, D parameters. In order to verify the effectiveness of the proposed method, we experimented on the rotary inverted pendulum with load effect disturbance. The results showed the effectiveness and robustness of the proposed pendulum controller.
This study performs erection of a pendulum hanging at a free end of an arm by rotating the arm to the upright position. A mathematical model of a rotary inverted pendulum system (RIPS) is derived. A brain emotional learning based intelligent controller (BELBIC) is designed and used as a controller for swinging up and balancing the pendulum of the RIPS. In simulations performed in the study, a pendulum is initially inclined at $45^{\circ}$ with respect to the upright position. A simulation is also performed for evaluating the adaptiveness of the designed BELBIC in the case of system variation. In addition, a simulation is performed for evaluating the robustness of the designed BELBIC against a disturbance in the control input.
In this paper, we propose an approach to design of optimized Cascade controller for Rotary Inverted Pendulum system using Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithm(HFCGA). GAs may get trapped in a sub-optimal region of the search space thus becoming unable to find better quality solutions, especially for very large search space. The Parallel Genetic Algorithms(PGA) are developed with the aid of global search and retard premature convergence. HFCGA is a kind of multi-populations of PGA. In this paper, we design optimized Cascade controller by HFCGA for Rotary Inverted Pendulum system that is nonlinear and unstable. Cascade controller comprise two feedback loop, parameters of controller optimize using HFCGA. Then designed controller evaluate by apply to the real plant.
A swing-up control strategy is suggested for a rotary inverted pendulum with restricted rotation range. In order to take the rotation range limitation into account, a new Lyapunov function used for energy-based control is proposed a control strategy is derived from the Lyapunov function. Futhermore, optimization-base parameter estimation is adopted to get an exact mathematical model for the pendulum. Simulation results show that the proposed control strategy swings up the rotary inverted pendulum efficiently.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제2권2호
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pp.109-114
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2002
Various inverted pendulum systems have been frequently used as a model for the performance test of the proposed control system. We first identify a rotary-type inverted pendulum system by the Euler-Lagrange method and then design a FLC (Fuzzy Logic Controller) fur the plant. FLC`s are one of useful control schemes fur plants having difficulties in deriving mathematical models or having performance limitations with conventional linear control schemes. Many FLC`s imitate the concept of conventional PD (Proportional-Derivative) or PI (Proportional-Integral) controller. That is, the error e and the change-of-error are used as antecedent variables and the control input u the change of control input Au is used as its consequent variable for FLC`s. In this paper we design a simple-structured FLC for the rotary inverted pendulum system. We also perform some computer simulations to examine the tracking performance of the closed-loop system.
In this paper, we describes PID-neural network controller for the rotary inverted pendulum. PID control is applied to many fields but has some problems in nonlinear system due to a variation of parameter. So, we should desing the controller which is adjusted PI parameters by the neural network which is learned by backpropagation algorithm. And we show that on-line control is possible through the PID-neural network controller. The angle of the pendulum is controlled and then the position of the rotating arm is also controlled to maintain with in the set point. Measurement of the pendulum angle is obtained using a potentionmeter. The objective of the experiment is to design a PID-neural network control system that positions the arm as well as maintains the ivnerted pendulum vertical. Finally, we describe the actual experiment system and confirm the experimental results.
본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)의 제어를 위한 Fuzzy cascade 제어구조를 제안하고 병렬유전자 알고리즘의 하나인 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA)을 이용한 최적화 방법을 제시한다. 회전형 역 진자 시스템은 Rotating arm의 회전을 통해 Pendulum의 각도를 제어하는 시스템으로써 제어 목적은 Rotating arm을 원하는 위치에 오게 하고 진자를 수직 위치의 불안정 평형 점에 위치하도록 하는 것이다. 본 논문에서는 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 두개의 Fuzzy 제어기로 구성된 Fuzzy cascade 제어 구조를 설계하고, HFCGA를 이용하여 설계된 제어기의 파라미터를 최적화한다. 시뮬레이션 및 실험에서 SGA와 HFCGA의 성능비교를 통해 HFCGA의 우수성을 보이고, LQR 및 PD cascade 제어기와 제안된 Fuzzy cascade 제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.
In this paper, we controlled a Rotary Inverted Pendulum System using Neuro-Fuzzy Controller(NFC). The inverted pendulum system is widely used as a typical example of an unstable nonlinear control system which is difficult to control. Fuzzy theory have been because membership functions and rules of a fuzzy controller are often given by experts or a fuzzy logic control system. This controller is a feedforward multilayered network which integrates the basic elements and functions of a tradtional fuzzy logic controller into a connectionist structure which has distributed learning abilities. Such NFC can be constructed from training examples by learning rule, and the structure can be trained to develop fuzzy logic rules and find optimal input/output membership functions. Using this controller, we presented the results that controlled a Rotary Inverted Pendulum System and the associated algorithms.
In the paper, a hybrid control approach for the swing-up control of a rotary type inverted pendulum is treated using one-chip microcomputer. The control approach is composed by a scheduling logic control for swing up control and the linear state feedback control to achieve the disired inverted-state of the pendulum. The experimental cystem has been implemented by a 16-bit one-chip microcomputer with 3096 opu as the digital controller incorporating the above mentioned control approach.
In this paper, we applied a PC interface and an embedded system in order to design a non-linear system and implement the PID algorithm as our control one. We used the inverted pendulum, one of the most generally used non-linear system models, to control uncertain factors in the environment. This paper showed how to use this non-linear system model to control the factors completely as well as to understand the PID algorithm. Furthermore, this paper applied and understood the embedded system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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