Đồ án tốt nghiệp - Điều khiển cân bằng hệ con lắc ngược quay áp dụng bộ điều khiển Backstepping

Tên môn học: Khóa luận tốt nghiệp

Giá: 76.000đ

Tổng thanh toán:

76.000đ

Người đăng tải:

#10377

Chi tiết tài liệu :

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Điều khiển cân bằng hệ con lắc ngược quay áp dụng bộ điều khiển Backstepping - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE)

Định dạng	PDF
Dung lượng	7.13 MB
Số trang	100
Ngành	CNKT điều khiển và TĐH

Lượt xem	3
Ngày đăng	06/02/2026

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài :

ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG HỆ CON LẮC NGƯỢC
QUAY ÁP DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING

GVHD
SVTH
MSSV
Lớp
Chuyên ngành
Hệ đào tạo
Khóa đào tạo

: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM
: VÕ MINH TÀI
: 16151313
: 16151CL3
: Điều khiển và Tự động hóa
: Chính Quy
: 2016 - 2020.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020

Luận Văn Tốt Nghiệp

GIỚI THIỆU

Luận Văn Tốt Nghiệp
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
***

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: VÕ MINH TÀI

MSSV: 16151313

Ngành: CNKT Điều khiển và Tự động hóa

Lớp: 16151CL3

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

ĐT:

Ngày nhận đề tài: 24/02/2020

Ngày nộp đề tài: 27/07/2020

1. Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY ÁP DỤNG
BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Yung-Chih Fu, Jung-Shan Lin, Nonlinear Backstepping Control Design of the Furuta
Pendulum, IEEE Conference on Control Applications, tr. 96-101, 2005.
- Pavol Seman, Boris Rohal’-Ilkiv, Martin Juh´as, Michal Salaj, Swinging up the
Furuta pendulum and its stabilization via model predictive control, Journal of
Electrical Engineering, vol. 64, No. 3, tr. 152-158, 2013.
3. Nội dung thực hiện đề tài: Thiết kế bộ điều khiển Backstepping và bộ điều khiển
LQR điều khiển cân bằng hệ con lắc ngược trên mô phỏng và trên mô hình thực tế.
Đồng thời, mô phỏng và điều khiển thực tế hệ con lắc ngược bằng 2 phương pháp là
phương pháp năng lượng và phương pháp lũy thừa vị trí thanh con lắc. Sinh viên thực
hiện nhận dạng thông số động cơ để có thể điều khiển được hệ con lắc ngược quay.
4. Sản phẩm: Mô hình, file mềm, báo cáo tổng kết.
TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Luận Văn Tốt Nghiệp

Lời Mở Đầu
Kỹ thuật điều khiển trong lĩnh vực Điều khiển Tự động tuy không mới nhưng
đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình tự động hóa của thế giới nói chung và
nói Việt Nam nói riêng. Mọi quá trình tự động hóa đều yêu cầu ngày càng cao về độ
chính xác, tin cậy, khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt với thời gian dài
của các hệ thống Điều khiển tự động. Vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển các hệ
thống để đáp ứng được yêu cầu trên là việc cần thiết.
Trong lĩnh vực điều khiển tự động, kỹ thuật điều khiển thông minh, điều khiển
hiện đại với các ứng dụng của mạng nơron, PID kinh điển, logic mờ, điều khiển lai,
điề
...

...
= [0
1.0000
0
0
47.1570 -0.1086
0
-0.6303
0
0
0
1.0000
14.1057 -0.0325
0 -0.8279]
B =[ 0
1.4698
0
1.9306]
J_before=1000
max_generation=20000 )
max_stall_generation=50000
epsilon=0.0001
pop_size=200
% so ca the trong qun the(so cha me)
npar = 4
range=[ 0
0
0
0 ...
79

Luận Văn Tốt Nghiệp
100
100
100
100 ]
dec=[2 2 2 2]
sig=[4 4 4 4]
cross_prob = 0.6
mutate_prob = 0.4
elitism = 1 rho=0.02
par=Init(pop_size,npar,range)
Terminal=0
generation = 0 stall_generation=0
for pop_index=1:pop_size,
Q11=par(pop_index,1)
Q22=par(pop_index,2)
Q33=par(pop_index,3)
Q44=par(pop_index,4)
Q=[Q11 0 0 0
0
Q22 0 0
0
0 Q33 0
0
0 0 Q44]
K=lqr(A,B,Q,R)
sim(test_lqr.slx)
if length(e1)9500
Q11
Q22
Q33
Q44
J=e1*e1 + e2*e2
fitness(pop_index)=1/(J+eps)
else
J=10^100
fitness(pop_index)=1/(J+eps)
end
end
[bestfit,bestchrom]=max(fitness)
Q110=par(bestchrom,1)
Q220=par(bestchrom,2)
Q330=par(bestchrom,3)
80

Luận Văn Tốt Nghiệp
Q440=par(bestchrom,4)
elitism=1
Jt=1/bestfit+0.001
while ~Terminal
generation = generation+1
disp([generation # num2str(generation) of maximum
num2str(max_generation)])
pop=Encode_Decimal_Unsigned(par,sig,dec)
%ma hoa thap
phan (nhiem sac the cua cac ca the)
parent=_Linear_Ranking(pop,fitness,0.2,elitism,bestchrom)
child=Cross_Twopoint(parent,cross_prob,elitism,bestchrom)
pop=Mutate_Uniform(child,mutate_prob,elitism,bestchrom)
par=Decode_Decimal_Unsigned(pop,sig,dec)
for pop_index=1:pop_size,
Q11=par(pop_index,1)
Q22=par(pop_index,2)
Q33=par(pop_index,3)
Q44=par(pop_index,4)
Q=[Q11 0 0 0
0 Q22 0 0
0 0 Q33 0
0 0 0 Q44]
K=dlqr(Ad,Bd,Q,R)
sim(test_lqr.slx)
if length(e1)9500
Q11
Q22
Q33
Q44
J=e1*e1 + e2*e2%+rho*(u*u)
if JJ_before
Q11
Q22
Q33
Q44
J
81

Luận Văn Tốt Nghiệp
J_before=J
end
if Jepsilon
Terminal=1
end
fitness(pop_index)=1/(J+eps)
else
J=10^100
fitness(pop_index)=1/(J+eps)
end
end
[bestfit(generation),bestchrom]=max(fitness)
if generation == max_generation
Terminal = 1
elseif generation1,
if abs(bestfit(generation)-bestfit(generation-1))epsilon,
stall_generation=stall_generation+1
if stall_generation == max_stall_generation, Terminal = 1end %con trong
qua trinh chay ma xuat hien ca the thoa J=epsilon(dog thu 10) thi cho Terminal =1,
else
stall_generation=0
end
end
end

82

Luận Văn Tốt Nghiệp
III.

Sơ đồ kết nối phần cứng điều khiển mô hình con lắc ngược quay

Hình III-1 Sơ đồ kết nối phần cứng hệ con lắc ngược quay

83