Đồ án tốt nghiệp - Điều khiển ổn định cho hệ con lắc ngược quay song song

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CHO HỆ CON LẮC
NGƯỢC QUAY SONG SONG
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG HẢI
SVTH : VÕ MINH DUY
MSSV : 19151108
SVTH : NGUYỄN VĂN ĐẠT
MSSV : 19151114
Khoá : 2019-2023
Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

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

Tp. Hồ Chí Minh, ngày- tháng- năm 2023

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên Sinh viên: VÕ MINH DUY

MSSV: 19151108

Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN VĂN ĐẠT

MSSV: 19151114

Ngành: CNKT Điều khiển và Tự động hóa
Lớp: 19151CL1B
Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG HẢI ĐT: 0379 358 620
Ngày nhận đề tài: 12/12/2022
Ngày nộp đề tài: 30/06/2023
1. Tên đề tài:

ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CHO HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY SONG SONG
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

K. H. Dinh, Using LQR Algorithm to Control Circular Two Stage Parallel
Inverted Pendulum System, Bulletin of College of Engineering National Ilan
University, Taiwan, December 2013.
3. Nội dung thực hiện đề tài:

Xây dựng mô hình phần cứng cho hệ thống con lắc ngược quay song song.
Thiết kế bộ điều khiển LQR để điều khiển cân bằng cho hệ thống quanh điểm làm
việc. Cụ thể, nhóm sinh viên sẽ điều khiển cân bằng con lắc thứ nhất và điều khiển
chống dao động cho con lắc thứ hai. Sau đó, nhóm sinh viên thực hiện khảo sát
các trường hợp với độ dài của hai thanh con lắc khắc nhau để đánh giá đáp ứng
của hệ thống trong từng trường hợp cụ thể. Và nhóm sinh viên sẽ khảo sát sự ảnh
hưởng khi thay đổi các trọng số của ma trận Q và R của bộ điều khiển LQR trên
đối tượng thực tế. Từ đó có những đánh giá và kết luận cụ thể.
4. Sản phẩm:

Mô hình phần cứng, phần mềm mô phỏng, luận văn báo cáo.
TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: VÕ MINH DUY

MSSV: 19151108

Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN VĂN ĐẠT

MSSV: 19151114

Ngành: CNKT Điều khiển và Tự động hóa
Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CHO HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY SONG
SONG
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN ĐÔNG HẢI
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài &amp khối lượng thực hiện:
Sinh viên khảo sát hệ phương trình động lực học của hệ con lắc ngược quay song
song – một hệ rất phức tạp và rất mới trong ngành điều khiển tự động. Thông qua hệ
phương trình động lực học trên, sinh viên đã xây dựng thành công giải thuật LQR
...

...
oceedings of the 40th Chinese Control Conference, Shanghai,
China, 2021.
K. H.[4]Dinh, “Using LQR Algorithm to Control Circular Two Stage Parallel Inverted
Pendulum System,” Bulletin of College of Engineering National Ilan University, Taiwan,
December 2013.
H. T.[5]
H. Nguyễn Thị Phương Hà, LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG, THÀNH PHỐ
CHÍ MINH: NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA, 2005.
P. Hà, “LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU,” Thành phố Hò Chí Minh, NHÀ XUẤT
[6]
ẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2016, pp. 78-182.
Vo Anh
[7] Khoa, Nguyen Minh Tam, Tran Vi Do, Nguyen Thien Van, Nguyen Van Dong Hai,
“Model and control algorithm construction for rotary inverted pendulum in laboratory,”
Journal of Technical Education Science, vol. 49, pp. 32-40, 2018.
S. S. [8]
Ananthan, “Advanced Control Strategies for Rotary Double Inverted Pendulum,” in
International Journal of Engineering and Management Research, 2022.
a. O. [9]
Toshiharu SUGIE, “並 列 倒 立 振 子 シ ス テ ム のH∞ 制 御*,” シ ス テ ム 制 御

学 会 論 文 誌, vol. vol.6, p. pp.543～551, 1993.

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC
I.Phần mềm Matlab

Hình I. 1: Logo phần mềm Matlab
Phần mềm Matlab là một trong những công cụ tính toán khoa học và kỹ thuật
được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kỹ thuật điện, điện tử, máy
tính, vật lý, toán học và khoa học dữ liệu. Với tính năng tính toán mạnh mẽ và đa
dạng, Matlab là công cụ hữu ích cho các kỹ sư, nhà nghiên cứu và sinh viên trong
quá trình phân tích, mô phỏng và giải quyết các vấn đề phức tạp. Các tính năng của
phần mềm như lập trình tuyến tính, phân tích tín hiệu và xử lý hình ảnh cũng giúp
người dùng có thể xử lý và phân tích các dữ liệu phức tạp. Matlab còn hỗ trợ các công
cụ mô phỏng và giải quyết các phương trình vi phân, giúp người dùng thực hiện các
nghiên cứu và mô hình hóa các hệ thống phức tạp. Trong công nghiệp, MATLAB là
công cụ được lựa chọn để nghiên cứu các sản phẩm công nghệ cao với các công cụ
truy xuất dữ liệu, điều khiển tự động, mạng neural, fuzzy logic, mô phỏng, … và các
công cụ khác.
II. Thư viện Waijung Blockset

Hình II. 1: Trang web để tải bộ cài thư viện Waijung Blockset (version 18.11a)
Thư viện Waijung Blockset là một bộ sưu tập các khối mô phỏng và điều khiển
dành cho phần mềm Matlab/Simulink, được phát triển bởi công ty Trung Quốc
Waijung. Thư viện này cung cấp các khối phần cứng ảo để mô phỏng các hệ thống
điện tử, cảm biến và điều khiển, giúp người dùng có thể thiết kế và phát triển các ứng
dụng điện tử phức tạp một cách dễ dàng và nhanh chóng.