Tytuł pozycji:
Modeling and control of a combined inverted pendulum on beam system
This paper addresses a novel structure for an underactuated system. It involves the combination of two well-known underactuated systems: the inverted pendulum-cart and the ball and beam. In this configuration, the cart in the first system replaces the role of the ball in the second. The primary focus lies in controlling the balancing beam, which is the key element of the system. The complete system is modeled using Lagrangian formulation, resulting in a set of coupled and highly nonlinear dynamical equations. Additionally, structural analysis of the corresponding control flow diagram is discussed. To control the entire system, an LQR controller with a PI controller in a cascade structure is employed. Simulation results demonstrate the stabilization performance of the proposed controller and its capability to address tracking problems.
W artykule tym omówiono nową strukturę niedostatecznie aktywowanego układu. Obejmuje ona połączenie dwóch dobrze znanych niedostatecznie aktywowanych układów: odwróconego wózka wahadłowego oraz kuli i belki. W tej konfiguracji wózek w pierwszym układzie zastępuje rolę kuli w drugim. Główny nacisk położony jest na sterowanie belką równoważącą, która jest kluczowym elementem układu. Cały układ jest modelowany przy użyciu formuły Lagrange’a, co skutkuje zestawem sprzężonych i wysoce nieliniowych równań dynamicznych. Ponadto omówiono analizę strukturalną odpowiadającego schematu przepływu sterowania. Aby sterować całym układem, zastosowano regulator LQR z regulatorem PI w strukturze kaskadowej. Wyniki symulacji pokazują wydajność stabilizacji proponowanego regulatora i jego zdolność do rozwiązywania problemów ze śledzeniem.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).
