Digital control of an inverted pendulum using various control strategies
Ters sarkaç sisteminin çeşitli kontrol stratejileri kullanılarak sayısal denetimi
- Tez No: 82802
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖNDER YÜKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Basit Ters Sarkaç, Çift Ters Sarkaç, Sayısal Denetim, Doğrusal Denetim, İndirgenmiş Dereceli Gözlemci, Yukarı Sallama Denetimi VI, Simple Inverted Pendulum, Double Inverted Pendulum, Digital Control, Linear Control, Reduced-Order Observer, Swing-Up Control IV
- Yıl: 1999
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 181
Özet
oz TERS SARKAÇ SİSTEMİNİN ÇEŞİTLİ KONTROL STRATEJİLERİ KULLANILARAK SAYISAL DENETİMİ Uçak, Mehmet Yüksek Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Önder Yüksel Ocak 1999, 165 sayfa Bu tezde iki farklı ters sarkaç sistemi (basit ters sarkaç sistemi ve çift ters sarkaç sistemi) üzerinde çalışılmıştır. Öncelikle basit ters sarkaç sistemi matematiksel olarak modellenmiştir. Sistemin tüm parametreleri ya doğrudan ölçülerek ya da bir dizi deneyler yapılarak belirlenmişlerdir. Daha sonra ters sarkaç sistemi kararsız denge noktası civarında doğrusallaştrnlmıştır. Sonra da doğrusallaştırılmış model uygun bir örnekleme periyodu ile aynklaştınlmıştır. Basit ters sarkaç sisteminin bazı durum değişkenleri doğrudan ölçülebilirken diğerlerinin indirgenmiş dereceli bir gözlemci ile hesaplanması gerekmiştir. İlgili gözlemci tasarlandıktan sonra sistemi kararlı kılacak doğrusal durum geri beslemeli bir denetleyici tasarlanmıştır. Daha sonra basit ters sarkaç sistemi bu denetleyici için MATLAB/Simulink programı ile benzeştirilmiş vesistemin kararlılığı gözlenmiştir. Tasarlanan gözlemci ve doğrusal denetleyicinin, C++ ile yazılan bir program ile uygulanması sonucunda sistem, kararsız denge noktasında başarılı bir şekilde kararlı kılınmıştır. Sistem çalıştırılırken, öncelikle sarkaç elle keyfi ve uygun bir başlangıç noktasına getirilmekte ve sonra da sistem çalıştırılmaktadır. Bununla birlikte sarkacı kararlı denge noktasından kararsız denge noktası civarına getirmek için yukarı sallama denetimi denilen bir denetim de geliştirilmiştir. Nitekim yukarı sallama denetimi ile sarkaç uygun bir başlangıç noktasına getirildikten sonra esas denetim mekanizması devreye girerek sistemi başarılı bir şekilde kararlı kılmıştır. Daha sonra çalışma çift ters sarkaç sisteminin denetimine genişletilmiştir. Aym prosedür izlenilerek çift ters sarkaç sistemi analiz edilmiştir. Çift ters sarkaç sisteminin doğrusallaştınlmış ve aynklaştınlmış modeli tamamen belirlendikten sonra sistemin doğrudan ölçülemeyecek olan durum değişkenlerini hesaplayabilmek için bir gözlemci tasarlanmıştır. Daha sonra da sistemi kararsız denge noktasında kararlı kılacak doğrusal durum geri beslemeli bir denetleyici tasarlanmıştır. Gözlemciyi ve denetleyiciyi de içerecek şekilde çift ters sarkaç sisteminin MATLAB/Simulink programı ile benzeştirilmesi sonucunda sistemin kararlı kılmabildiği gözlenmiştir. Ancak mevcut donanımın getirdiği bazı sınırlamalardan ötürü çift ters sarkaç sistemi gerçeklenememiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT DIGITAL CONTROL OF AN INVERTED PENDULUM USING VARIOUS CONTROL STRATEGIES Uçak, Mehmet M. Sc., Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Prof. Dr. Önder Yüksel January 1999, 165 pages In this thesis, two different inverted pendulum systems, a simple inverted pendulum system and a double inverted pendulum system, are studied. The simple inverted pendulum system is firstly modeled mathematically. The system parameters are determined either by direct measurement or through certain experiments. Then the system is linearized around its unstable equilibrium point. The linearized model is then discretized with an appropriate sampling period. While some states of the simple inverted pendulum system are measured directly, the rest of them are to be estimated using a reduced-order observer. After designing the desired observer, a linear state-feedback controller is designed to stabilize the system. Then the simple inverted pendulum system is simulated for this controller musing the MATLAB/Simulink program. It is observed that the stability of the system is guaranteed. The observer and the linear controller are implemented using a software written in C++ and applying it to the system results in successfully stabilizing the system in its unstable equilibrium point. During the operation of the system, the operation is started after the pendulum is manually brought to an arbitrary initial condition. However, a swing-up control is also developed in order to bring the pendulum from its stable equilibrium point to the vicinity of its unstable equilibrium point. Once the pendulum is brought to a reasonable initial condition by the swing-up control the actual control law is applied to the system and the pendulum is kept in its upright position. The study is then extended to the control of the double inverted pendulum system. Following the same procedure the double inverted pendulum system is analized. After completely obtaining the linearized and discretized model of the double inverted pendulum system, a reduced-order observer is designed to estimate the states of the system those cannot be directly measured. Then a linear state- feedback controller is designed to stabilize the system in its unstable equilibrium point. Simulation of the double inverted pendulum system with the observer and controller through MATLAB/Simulink shows that the system could be stabilized. However, due to some constraints in the hardware the double inverted pendulum system could not be realized.
Benzer Tezler
- Construction and computer control of an experimental inverted pendulum system
Başlık çevirisi yok
ERDOĞAN TOHUM
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KOCAOĞLAN
- Construction and digital contol of an inverted pendulum system
Bir ters sarkaç sisteminin kurulması ve sayısal denetimi
ORHAN AKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KOCAOĞLAN
- Stability and implementation of model based predictive networked control system
Modele dayalı öngörülü ağ bağlantılı kontrol sisteminin kararlılığı ve uygulanması
OZAN MUTLUER
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Bir ters sarkaç sistemi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of an inverted pendulum system
GÖKHAN DINDIŞ
Doktora
Türkçe
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. OSMAN PARLAKTUNA
- Hiatus sacralis anatomisi ve epidural anestezi açısından önemi
Anatomy of sacral hiatus and its importance of caudal epidural block
HASSAN BAGHERI