Modelování, identifikace a řízení rotačního kyvadla

Abstract

Diplomová práce se zabývá řízením rotačního inverzního kyvadla - Furuta pendulum. Práce popisuje řešení výkonové elektroniky, senzoriky a rozhraní umožňující řízení pomocí PC, dále zahrnuje identifikaci parametrů a vytvoření nelineárního simulačního modelu pomocí prostředí Matlab/Simulink a toolboxu SimMechanics. Pro odvození pohybových rovnic je užito Lagrangeových rovnic druhého druhu. Řízení je založeno na stavovém popisu mechanismu, přičemž využívá LQR algoritmu pro návrh stavového regulátoru a podle aktuální polohy kyvadla dochází k přepínání mezi swing-up regulátorem a stavovým řízením. Pro odstranění chyby v ustáleném stavu je s úspěchem využit integrátor na vstupu.The diploma thesis deals with control of rotary inverted pendulum - Furuta pendulum. Solution for power electronics, sensors and coupling with PC is described, identification of parameters and nonlinear simulation model in Matlab/Simulink and SimMechanics toolbox is presented. Second type Lagrange equation is used for determination of equations of motion. Controll system based on state-space model of mechanism and LQR algorithm for design of state-space controller is used and switching between swing-up cotroller a stabilizing state-space control is achieved according to actual angular position of pendulum's angle. Input integrator eliminating steady state error was used with success.