Linear Quadratic Optimal Controller Design an Inverted Pendulum

2014 ◽  
Author(s):  
Liu Shuang ◽  
Fang Jian
Keyword(s):  
Inverted Pendulum ◽  
Controller Design ◽  
Optimal Controller ◽  
Linear Quadratic

Backstepping Controller Design for a 5 DOF Spherical Inverted Pendulum

2019 ◽  
Vol 41 ◽  
pp. 37-50 ◽  
Author(s):  
Soukaina Krafes ◽  
Zakaria Chalh ◽  
Abdelmjid Saka
Keyword(s):  
Degrees Of Freedom ◽  
Inverted Pendulum ◽  
Controller Design ◽  
Linear Quadratic Regulator ◽  
Performance Comparison ◽  
Virtual Reality Environment ◽  
Linear Quadratic ◽  
Control Scheme ◽  
Linearized System ◽  
Backstepping Controller

This paper presents a Backstepping controller for five degrees of freedom Spherical Inverted Pendulum. Since the system is nonlinear, unstable, underactuated and MIMO and has a nonsquare form, the classic control design cannot be applied to control it. In order to remedy this problem, we propose in this paper a new method based on hierarchical steps of the Backstepping controller taking into a count the nonlinearities that cannot be neglected. Furthermore, a Linear Quadratic Regulator controller and LQR + PID based on the linearized system model are also designed for performance comparison. Finally, a simulation study is carried out to prove the effectiveness of proposed control scheme and is validated using the virtual reality environment that proves the performance of the Backstepping controller over the linear ones where it brings the pendulum from any initial condition in the upper hemisphere while the base is brought to the origin of the coordinates.

scholarly journals Optimal Controller Design for the System of Ball-on-sphere: The Linear Quadratic Gaussian (LQG) Case

2021 ◽  
Vol 11 (2) ◽  
pp. 14-30
Author(s):  
Usman Mohammed ◽  
◽  
Tologon Karataev ◽  
Omotayo O. Oshiga ◽  
Suleiman U. Hussein
Keyword(s):  
Controller Design ◽  
Optimal Controller ◽  
Linear Quadratic ◽  
Linear Quadratic Gaussian

scholarly journals State Space Based Linear Controller Design for the Inverted Pendulum

2019 ◽  
Vol 12 (2) ◽  
pp. 130-147 ◽  
Author(s):  
Miklós Kuczmann
Keyword(s):  
State Space ◽  
Inverted Pendulum ◽  
Controller Design ◽  
Pole Placement ◽  
Space Representation ◽  
Linear Quadratic ◽  
Linear Quadratic Optimal Control ◽  
Pendulum System ◽  
Linear Controller ◽  
Inverted Pendulum System

In a previous survey paper the detailed PID controller design to stabilize the inclination angle as well as the horizontal movement of an inverted pendulum system has been presented. In this paper the linear controller design based on the state space representation is shown step by step. Pendulum model is based on EulerLagrange modeling, and the nonlinear state space model is linearized in the unstable upward position, finally pole placement by Ackermann formula and Bass–Gura equation, moreover linear quadratic optimal control are presented. The pendulum has been inserted into a virtual reality laboratory, which is suitable to use in model based control teaching.

scholarly journals OPTIMAL CONTROLLER DESIGN FOR ACTIVE SUSPENSION SYSTEM ON CARS

2020 ◽  
Vol 225 (13) ◽  
pp. 107-113
Author(s):  
Vũ Văn Tấn
Keyword(s):  
Controller Design ◽  
Linear Quadratic Regulator ◽  
Active Suspension ◽  
Suspension System ◽  
Optimal Controller ◽  
Linear Quadratic ◽  
Linear Quadratic Gaussian

Hệ thống treo là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong thiết kế ô tô và là yếu tố quyết định đến sự thoải mái của lái xe, hành khách (độ êm dịu) và giữ được bám giữa lốp và mặt đường (độ an toàn). Bài báo này giới thiệu một mô hình ¼ ô tô có 2 bậc tự do sử dụng hệ thống treo chủ động với hai bộ điều khiển tối ưu: linear quadratic regulator và linear quadratic gaussian (linear quadratic regulator kết hợp với bộ quan sát Kalman-Bucy). Bằng cách sử dụng bộ quan sát Kalman-Bucy, số lượng cảm biến dùng để đo đạc các tín hiệu đầu vào của bộ điều khiển linear quadratic regulator đã được giảm thiểu tối đa chỉ còn các cảm biến thông thường như gia tốc của khối lượng được treo. Độ êm dịu và an toàn chuyển động khi ô tô sử dụng hệ thống treo chủ động được so sánh với ô tô sử dụng hệ thống treo bị động thông thường thông qua dịch chuyển của khối lượng được treo và gia tốc của nó. Kết quả mô phỏng đã thể hiện rõ giá trị sai lệch bình phương trung bình của gia tốc dịch chuyển thân xe với hệ thống treo tích cực điều khiển tối ưu linear quadratic regulator, linear quadratic gaussian đã giảm khoảng 20% so với ô tô sử dụng hệ thống treo bị động.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document