Řízení inverzního kyvadla

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá řízením inverzního kyvadla. Jsou popsány druhy inverzních kyvadel, použitá výkonová elektronika, senzorika a jejich propojení s řídící kartou MF624 a externím hardwarem. Dále je popsána identifikace parametrů včetně sestavení vlastního algoritmu pro identifikaci viskózního tření v rotační vazbě kyvadla. Pro identifikaci momentů setrvačnosti je využito 3D CAD modelů, kde práce popisuje také využití těchto modelů pro VRML vizualizaci. V práci je též popsáno sestavení dynamického modelu pomocí Matlab-Simulink a toolboxu Simscape-Multibody. Zmíněný model je dále využit při návrhu regulátoru pomocí LQR a jeho simulačním testování. Regulátor je doplněn Swing-up algoritmem, bezpečnostními prvky a je navrženo rozhraní pro řízení pomocí karty MF624. Řízení je testováno na reálné sestavě inverzního kyvadla a implementováno na externí hardware.This diploma thesis deals with inverse pendulum control. There are described types of inverse pendulums, used power electronics, sensors and their connection to the MF624 control card and to external hardware. Further is described the identification of parameters, including the assembly of a custom algorithm for identification of viscous friction in the pendulum rotary coupling. For identification of moments of inertia are used 3D CAD models, where the thesis describes also use of these models for VRML visualization. The thesis also describes how to build a dynamic model by using Matlab-Simulink and the Simscape-Multibody toolbox. This model is further used in design of the controller using LQR and its simulation testing. The controller is complemented by swing-up algorithm, security elements and MF624 driver interface is designed. The control is tested on a real inverse pendulum assembly and implemented in external hardware.