Đồ án tốt nghiệp - Điều khiển LQR hệ con lắc ngược quay kép

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LQR HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY KÉP

GVHD: ThS. Lê Thị Hồng Lam
SVTH: Trần Nhật Cường
MSSV: 20151446

Tp. Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LQR HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY KÉP

GVHD: ThS. Lê Thị Hồng Lam
SVTH: Trần Nhật Cường
MSSV: 20151446

Tp. Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2024

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
o0o

Tp. HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Trần Nhật Cường
MSSV: 20151446
Chuyên ngành:
Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Hệ đào tạo:
Đại học chính quy
Khóa:
2020-2024
Lớp: 201514B
I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LQR HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY KÉP
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Hệ con lắc ngược đã là một hệ thống siêu kinh điển đối với những nhà nghiên cứu
về điều khiển tự động. Họ đã áp dụng thành công việc cân bằng hệ bởi các bộ điều khiển
khác nhau như LQR, PID hay Fuzzy. Dựa vào nền móng là việc cân hệ con lắc ngược,
trong đồ án tốt nghiệp này, sinh viên sẽ phát triển hệ thành hệ con lắc ngược quay kép
và điều khiển cân bằng dùng bộ điều khiển LQR
2. Nội dung thực hiện:
Đề tài nghiên cứu tập trung vào vấn đề điều khiển cân bằng cho hệ “Con lắc ngược
quay kép” hay còn gọi là “Double Rotary Inverted Pendulum” sử dụng bộ điều khiển
LQR. Công việc chính của đề tài là nghiên cứu, tìm ra hệ phương trình phi tuyến biểu
diễn cho hệ con lắc ngược quay kép, sau đó tuyến tính họa tại điểm làm việc, từ đó áp
dụng bộ điều khiển LQR vào mô phỏng, lấy cơ sở đó để xây dựng mô hình thực tế và
khảo sát hệ tại vị trí cân bằng.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/2/2024
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/6/2024
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Lê Thị Hồng Lam
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
o0o

Tp. HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2024

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Trần Nhật Cường
MSSV: 20151446
Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN LQR HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY KÉP
Tuầ
...

...

no.5,

pp.3221-3241,

2021.

https://www.nveo.org/index.php/journal/article/view/900/826
[9] Ishan Chawla &amp Ashish Singla, Real-Time Stabilization Control of a Rotary
Inverted Pendulum Using LQR-Based Sliding Mode Controller, Arabian Journal for
Science and Engineering, vol. 46, p. 2589–2596,2021. DOI:10.1007/s13369-02005161-7
[10] J. Huang et al, Control of Rotary Inverted Pendulum Using Model-Free
Backstepping Technique, IEEE Access,

vol.7,

pp.96965-96973,2019. DOI:

10.1109/ACCESS.2019.2930220
[11] Sandeep Kumar Yadav et al, “Optimal Control of Double Inverted Pendulum Using
LQR Controller”, International Journal of Advanced Research in Computer Science and
Software Engineering, Volume 2, Issue 2, February 2012. https://sigmaland.ir/wpcontent/uploads/2022/06/Fardapaper-Optimal-Control-of-Double-Inverted-PendulumUsing-LQR-Controller.pdf
[12] Y. Yang et al, Rotary inverted pendulum system tracking and stability control
based on input-output feedback linearization and PSO-optimized fractional order PID
controller, in Automatic Control, Mechatronics and Industrial Engineering, CRC Press,
p. 6, 2019. DOI:10.3923/jas.2008.2907.2912
[13] B. Prakash et al, ‘‘Design, implementation and comparison of different controllers
for a rotary inverted pendulum’’ in Proc. 1st Int. Conf. Power Electron., Intelligent.
Control

and

Energy

Systems.,

Delhi,

India,

pp.

1–6,

July

2017.

DOI:10.1109/ICPEICES.2016.7853165
[14] Y. Sun et al, ‘‘Adaptive neural control for a class of stochastic non-strict-feedback
nonlinear systems with time-,’’ Neurocomputing., vol. 214, pp. 750–757,
November 2016. DOI:10.1016/j.neucom.2016.06.060
[15] H. Oka et al, ‘‘Stabilizing control of inverted pendulum via interlaced backstepping
and forwarding method,’’ in Proc. 54th Annu. Conf. Soc. Instrum. Control Eng. Jpn.,
Hangzhou, China, pp. 492–497, July 2015. DOI:10.1109/SICE.2015.7285422.

53

[16] L.B. Prasad et al, “Intelligent Control of Non Linear Inverted Pendulum Dynamical
System with Disturbance Input using Fuzzy Logic Systems”. International Conference
on Recent Advancements in Electrical, Electronics and Control Engineering, pp.136141, 2011. DOI:10.1109/ICONRAEeCE.2011.6129799.
[17] Tran Vi Do et al, “Balancing control for double-linked inverted pendulum on cart:
simulation and experiment”, Journal of Technical Education Science, vol. 12, no.
Special

Issue

02,

pp.

https://jte.edu.vn/index.php/jte/article/view/382

54

68–75,

October

2017.