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Control difuso del péndulo invertido con rueda de reacción usando seguimiento de trayectoria

dc.creatorCorrea-Ramírez, Víctor Daniel
dc.creatorGiraldo Buitrago, Didier
dc.creatorEscobar-Mejía, Andrés
dc.date2017-05-02
dc.date.accessioned2021-10-19T20:40:25Z
dc.date.available2021-10-19T20:40:25Z
dc.identifierhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/690
dc.identifier10.22430/22565337.690
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12622/5337
dc.descriptionIn this work, the design of a Takagi-Sugeno Fuzzy controller with a trajectorytracking scheme for the reaction wheel pendulum is presented. By using the nonlinear state-space model, the system’s operating points are defined, then, the sector nonlinearity method is applied to obtain a linearized model of the system in order to implement linear local regulators. Once the reduced linearized models are obtained, and based on the desired closed loop response, local regulators are designed to generate the global control signal. This signal comprises two terms: The regulator and the reference tracking term. The proposed Fuzzy controller allows the pendulum to reach the upright position from its natural state by swinging it up with minimum tracking error. Once the upright position is reached, a regulator is implemented to operate over the linearized model around the operating point (i.e., upright position). Simulation results present both, the tracking of the angular trajectory and the controller behavior during small perturbations. It is shown that the control signal and the wheel speed remain within their boundaries. Although the control signal saturates, a tracking error less than 0.22 radians is observed.en-US
dc.descriptionEn este trabajo se presenta el diseño de un controlador difuso Takagi-Sugeno (T-S), con un esquema de seguimiento de trayectoria para el sistema conocido como péndulo con rueda de reacción. A partir del modelo de estados no lineal, se definen los puntos de operación donde el sistema funcionará y se aplica la técnica de linealización por no linealidad sectorial con el fin de implementar reguladores lineales locales. Con los modelos linealizados reducidos y con base en las características dinámicas deseadas de lazo cerrado, se diseñan los reguladores locales que, al ser combinados, usando las funciones de pertenencia del modelo difuso, generan la señal de control global que contiene dos términos: el regulador y el seguimiento simple de la referencia. El controlador difuso propuesto logra llevar el péndulo desde su posición de equilibrio natural a la posición invertida de forma gradual, con oscilaciones de amplitud creciente y con mínimo error de seguimiento. Cuando el péndulo alcanza la posición deseada invertida, se usa un regulador sobre el modelo linealizado completo alrededor del punto de operación. Los resultados de simulación muestran el seguimiento de la trayectoria angular (del péndulo) y el desempeño del controlador ante pequeñas perturbaciones. La señal de control y la velocidad angular de la rueda son presentadas con el fin de verificar que se mantienen dentro de los límites de operación establecidos. Si bien se presenta saturación en la señal de control, se obtiene un error de seguimiento menor a 0,22 radianes.es-ES
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherInstituto Tecnológico Metropolitano (ITM)en-US
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/690/673
dc.relation/*ref*/O. O. Gutiérrez-Frías, “Diseño de Controladores para Sistemas Subactuados del Tipo Péndulo Invertido,” Instituto Politécnico Nacional, 2010. [2] R. Olfati-Saber, “Nonlinear control of underactuated mechanical systems with application to robotics and aerospace vehicles,” MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY, 2000. [3] V. D. Correa-Ramírez, “Control de un sistema no lineal usando técnicas inteligentes. El péndulo con rueda de reacción,” Universidad Tecnológica de Pereira, 2016. [4] A. Molina, D. Buitrago, and V. Correa, “Control global para el péndulo con rueda de reacción,” Sci. Tech., pp. 95–99, 2007. [5] O. D. Montoya Giraldo, L. F. Grisales Noreña, V. D. Correa Ramírez, and D. Giraldo Buitrago, “Control global del péndulo con rueda de reacción mediante regulación de energía y linealización extendida de las variables de estado,” Tecno Lógicas, vol. 17, no. 32, pp. 33–46, 2014. [6] J. G. V. Valenzuela-Hernández, O. D. Montoya-Giraldo, and D. Giraldo-Buitrago, “Lógica Difusa Aplicada al Control Local del Péndulo Invertido con Rueda de Reacción,” Sci. Tech., vol. 18, no. 4, pp. 623–632, 2013. [7] B. Bapiraju, K. N. Srinivas, P. Kumar P, and L. Behera, “On balancing control strategies for a reaction wheel pendulum,” in Proceedings of the IEEE INDICON 2004. First India Annual Conference, 2004., 2004, pp. 199–204. [8] R. J. M. Triana García Giovanni , Buitrago José Tomás, “Control de un péndulo de furuta. Una revisión del estado del arte.,” Sci. Tech., vol. 20, no. 4, pp. 326–334, 2015. [9] K. Tanaka and H. O. Wang, Fuzzy Control Systems Design and Analysis: A Linear Matrix Inequality Approach, 1st ed. New York, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2001. [10] D. Giraldo-Buitrago and E. Giraldo-Suárez, Teoría de Control Análogo. Universidad Tecnológica de Pereira, 2010. [11] W. J. Terrell, “Some Fundamental Control Theory I: Controllability, Observability, and Duality,” Am. Math. Mon., vol. 106, no. 8, p. 705, Oct. 1999. [12] A. Isidori, Nonlinear Control Systems, 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1989. [13] Jean Jacques, E. Slotine and, and L. Weiping, Applied nonlinear control, 1st ed., vol. 199, no. 1. Englewood Cliffs, New Jersey 07632: prentice-Hall Englewood Cliffs, NJ, 1991. [14] V. M. Hernández and H. Sira-Ramírez, “Generalized PI control for swinging up and balancing the inertia wheel pendulum,” in Proceedings of the 2003 American Control Conference, 2003., 2003, vol. 4, pp. 2809– 2814.
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es_ESen-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 20 No. 39 (2017); 55-67en-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 20 Núm. 39 (2017); 55-67es-ES
dc.source2256-5337
dc.source0123-7799
dc.subjectReaction wheel pendulumen-US
dc.subjectsector nonlinearityen-US
dc.subjectTakagi-Sugeno fuzzy controlen-US
dc.subjectparallel distributed compensationen-US
dc.subjecttrajectory trackingen-US
dc.subjectPéndulo con rueda de reacciónes-ES
dc.subjectno-linealidad sectoriales-ES
dc.subjectcontrol difuso TakagiSugenoes-ES
dc.subjectcompensación distribuida paralelaes-ES
dc.subjectseguimiento de trayectoriaes-ES
dc.titleFuzzy control of an inverted pendulum Driven by a reaction wheel using a trajectory tracking schemeen-US
dc.titleControl difuso del péndulo invertido con rueda de reacción usando seguimiento de trayectoriaes-ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.typeResearch Papersen-US
dc.typeArtículos de investigaciónes-ES


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