Modelování a analýza laboratorního modelu rotačního inverzního kyvadla

Abstract

Bakalářská práce se zabývá modelováním, identifikací a řízením rotačního inverzního kyvadla. Soustava byla matematicky popsána a byl vytvořen model v prostředí Matlab/Simulink, jehož parametry byly odhadnuty pomocí nástroje Parameter Estimation Toolbox implementovaného v Matlabu. Následuje část věnující se rozboru a aplikaci swing up metod, konkrétně momentového skoku, energetické metody a PD metody. Zvláštní důraz byl kladen na tvorbu pěti modelů tření, které zohledňují měnící se hodnotu třecího momentu v průběhu rotace ramene. Jeden z nich je model dynamický, byl zvolen Reset Integrator. Identifikované modely byly testovány jako kompenzace a byla ověřena jejich funkčnost. K řízení bylo využito stavového řízení se stavovým pozorovatelem. Koeficienty se naladily LQR metodou. Veškeré poznatky byly na závěr aplikovány při výsledném řízení modelu, čímž se ověřila jejich kvalita.This bachelor thesis aims at modelling, identification and control of Furuta pendulum. System was described via mathematical equations and simulation model was created in Matlab/Simulink. Parameters of rotary inverted pendulum were estimated using the simulation model. Then the thesis deals with swing up via torque impulse, energy control and PD regulator. In the part dealing with friction five compensation models were created. They include change of friction during rotation and one of them is dynamic model, Reset Integrator. Models were verified by adding them as an input to an actuator and testing them. To stabilize pendulum in inverted position state feedback control with state observer was designed using LQR method. Final regulation included all knowledge obtained during this thesis.