ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH HỆ CON LẮC LỆCH TÂM  SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG

Gia Thị Định

doi:10.34238/tnu-jst.13973

ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH HỆ CON LẮC LỆCH TÂM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 10/11/25 Ngày hoàn thiện: 20/04/26 Ngày đăng: 20/04/26

Các tác giả

Gia Thị Định , Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất một phương pháp điều khiển thích nghi nhằm ổn định hệ xe – con lắc ngược có khối lượng lệch tâm. Sự dịch chuyển của tâm khối lượng trên thanh lắc làm tăng tính phi tuyến và độ phức tạp động học của hệ, gây khó khăn cho điều khiển ổn định và chuyển động của hệ. Mô hình phi tuyến của hệ được xây dựng theo phương pháp Euler–Lagrange, phản ánh chính xác ảnh hưởng của khối lượng lệch tâm và nhiễu bên ngoài. Bộ điều khiển thích nghi theo năng lượng được thiết kế, cho phép ước lượng tham số trực tuyến và đảm bảo tính ổn định, bền vững của hệ. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ đạt được trạng thái ổn định nhanh, khả năng chống nhiễu tốt và tín hiệu điều khiển luôn nằm trong giới hạn cho phép. Phương pháp đề xuất có khả năng ứng dụng trong điều khiển nâng con lắc (swing-up), ổn định robot hai bánh tự cân bằng và các hệ cơ điện phi tuyến khác. Nghiên cứu này góp phần xây dựng một hướng tiếp cận hiệu quả cho điều khiển các hệ phi tuyến thiếu cơ cấu chấp hành có tham số bất định.

Từ khóa

Hệ xe - con lắc ngược; Hệ con lắc ngược lệch tâm; Điều khiển dựa trên năng lượng; Ước lượng tham số trực tuyến; Hệ thiếu cơ cấu chấp hành

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] P. L. Kapitza, “Dynamic stability of a pendulum when its point of suspension vibrates,” Soviet. Phys. JETP, vol. 21, pp. 588-597, 1951.

[2] M. F. Hamza et al., “Current development on using Rotary Inverted Pendulum as a bench-mark for testing linear and nonlinear control algorithms,” Mech. Syst. Signal Process, vol. 116, pp. 347-369, Feb. 2019.

[3] Y.-S. Ha and S. Yuta, “Trajectory Tracking Control for Navigation of the Inverse Pendulum Type Self-Contained Mobile Robot,” Proceedings of the IEEE/RSJ/GI International Conference on Intelligent Robots and Systems, 1994, Part 3, pp. 1875-1882.

[4] B. Panomruttanarug and P. Chotikunnan, “Self-balancing iBOT-like wheel-chair based on type-1 and interval type-2 fuzzy control,” Proceding of nternational Conference on Electrical Engineering/ Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, IEEE, 2014, pp. 1-6.

[5] T. Lauwers, G. Kantor, and R. Hollis, “One Is Enough!,” in Robotics Research. Springer Tracts in Advanced Robotics, vol 28. Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, doi: 10.1007/978-3-540-48113-3_30.

[6] S. Tripathy and S. Gaur, “Rough terrain quadruped robot- BigDog,” Proceedings of Materials Today, vol. 81, pp. 481-485, 2023.

[7] H. Masato and O. Kenichi, “Honda humanoid robots development,” Philosophical Transactions of the Royal Society A, vol. 365, no. 1850, pp. 11-19, 2007, doi: 10.1098/rsta.2006.1917.

[8] L. B. Prasad, B. Tyagi, and H. O. Gupta, “Optimal control of nonlinear inverted pendulum system using PID controller and LQR performance analy-sis without and with disturbance input,” International Journal of Automation and Computing, vol. 11, pp. 661-670, 2014.

[9] I. Jmel et al., “An adaptive sliding mode observer for inverted pendulum under mass variation and disturbances with experimental validation,” ISA Transactions, vol. 102, pp. 264-279, July 2020.

[10] G. Hongliang, X. Li, C. Gao, and J. Wu, “Neural Network Super-vision Control Strategy for Inverted Pendulum Tracking Control,” in Discrete Dynamics in Nature and Society, Wiley, 2021, pp. 1-14.

[11] M. Kashki, F. Asadi, and Y. Hurmuzlu, “Design, analysis, and robust control of inertial-ly actuated two wheeled inverted pendulum,” Nonlinear Dynamics, vol. 113, pp. 21215-21231, 2025.

[12] M. W. Spong, “Energy based control of a class of underactuated mechanical systems,” IFAC Proceedings, vol. 29, no. 1, pp. 2828-2832, 1996.

[13] G. T. Dinh and N. D. Hao, “Stabilizing Control for an Inverted Eccentric Pendulum System,” Proceedings of the 2nd International Conference ICTA, vol. 2, pp. 211-216, 2023.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13973

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ