view in publisher's site

Design and experimental evaluation of robust controllers for a two-wheeled robot

The paper presents the design and experimental evaluation of two alternative μ-controllers for robust vertical stabilisation of a two-wheeled self-balancing robot. The controllers design is based on models derived by identification from closed-loop experimental data. In the first design, a signal-based uncertainty representation obtained directly from the identification procedure is used, which leads to a controller of order 29. In the second design the signal uncertainty is approximated by an input multiplicative uncertainty, which leads to a controller of order 50, subsequently reduced to 30. The performance of the two μ-controllers is compared with the performance of a conventional linear quadratic controller with 17th-order Kalman filter. A proportional-integral controller of the rotational motion around the vertical axis is implemented as well. The control code is generated using Simulink® controller models and is embedded in a digital signal processor. Results from the simulation of the closed-loop system as well as experimental results obtained during the real-time implementation of the designed controllers are given. The theoretical investigation and experimental results confirm that the closed-loop system achieves robust performance in respect to the uncertainties related to the identified robot model.

طراحی و ارزیابی تجربی کنترل‌کننده مقاوم برای یک ربات دو چرخ

این مقاله طراحی و ارزیابی تجربی دو کنترل‌کننده μ را برای تثبیت عمودی مقاوم یک ربات تعادلی دوچرخ محرک ارایه می‌دهد. طراحی کنترل‌کننده‌ها برپایه مدل‌های برگرفته از شناسایی از داده‌های تجربی حلقه بسته می‌باشد. در طراحی اول، یک نمایش عدم قطعیت مبتنی بر سیگنال مستقیما از روش شناسایی بدست‌آمده است، که منجر به یک کنترل‌کننده از مرتبه ۲۹ می‌شود. در طراحی دوم، عدم قطعیت سیگنال با عدم قطعیت میان ضربی ورودی تقریب زده می‌شود، که منجر به یک کنترل‌کننده ۵۰ درجه می‌شود و متعاقبا به ۳۰ کاهش می‌یابد. عملکرد دو کنترل‌کننده μ با عملکرد یک کنترل‌کننده خطی درجه‌دوم با فیلتر کالمن ۱۷ درجه مقایسه شده‌است. یک کنترل‌کننده انتگرالی از حرکت چرخشی حول محور عمودی نیز اجرا می‌شود. کد کنترلی با استفاده از مدل‌های Simulink ® تولید می‌شود و در یک پردازشگر سیگنال دیجیتال تعبیه شده‌است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی سیستم حلقه بسته و نیز نتایج تجربی بدست‌آمده در طول اجرای بلادرنگ کنترل کنندگان طراحی شده‌است. بررسی نظری و نتایج تجربی تایید می‌کند که سیستم حلقه بسته به عملکرد قوی نسبت به عدم قطعیت‌های مرتبط با مدل ربات identified دست می‌یابد.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.