ROTATIONAL INVERTED PENDULUM - Thuviencokhi.com - Thư viện tài liệu, video, kiến thức, tiêu chuẩn cơ khí
BACK TO TOP

Thông Báo


Hiện nay, trang Box.com đang giới hạn băng thông nên nhiều bạn không tải được tài liệu trên web. Vì vậy, chúng tôi làm video hướng dẫn các bạn tải tài liệu trên trang này. Các bạn bấm vào link này để xem hướng dẫn nhé !!!
ROTATIONAL INVERTED PENDULUM

The rotational inverted pendulum system is a well-known test platform for evaluating various control algorithms. Also, it has some significant real-life applications such as position control, aerospace vehicles control, and robotics [1213]. The system consists of a rotational arm and a pendulum where the rotational arm is actuated by a motor with the objective of balancing the pendulum in the inverted position. A schematic diagram of the RIP system is represented in Figure 1, where ulpmpαrθ, andJb are the motor input, the pendulum length, the pendulum mass, the pendulum angle, the arm length, the arm angle and effective mass moment of inertia, respectively.

572424.fig.001
Figure 1: Schematic view of RIP system.

The plane of the pendulum is orthogonal to the radial arm. Figure 2 indicates the RIP system built in robotics research lab in our department. Also, the block diagram of the whole system is shown in Figure3.

572424.fig.002
Figure 2: Built in-RIP system (advanced robotics research lab).
572424.fig.003
Figure 3: Block diagram of the whole system.

In this section, the dynamic equations of the RIP system considering backlash and friction effects are presented. The RIP dynamics are governed by [1214]

The above nonlinear model can be found in the following equations:

The parameters of nonlinear model of the system are represented in Table 1.

tab1
Table 1: Parameters of the RIP system.

Using (2.1)–(2.3), the RIP system is easily simulated using Simulink and Matlab. The Simulink block diagram of RIP system shown in Figures 4 and 5 illustrates the step response without controllers indicating the whole system is unstable. The controller parameters generated by heuristic algorithms are employed iteratively in relevant simulation blocks, and the cost function is calculated in the manner presented in the next section.

572424.fig.004
Figure 4: Block diagram of RIP system.
fig5
Figure 5: System response without PID controller.

3. GA, PSO, and ACO: An Overview

In the following, brief reviews of GA, PSO and ACO principle are illustrated.

3.1. GA

Considering Darwin's original ideas, life in all its diverse forms is evolved by natural selection and adaptation processes controlled by the survivability of the fittest species. GA is an evolutionary optimizer that takes a sample of possible individuals and employs selection, crossover, and mutation as the primary operators for optimization [1516].

3.2. PSO

Considering the social behavior of swarm of fish, bees, and other animals, the concept of the particle swarm optimization (PSO) is developed. The PSO is a robust stochastic evolutionary computation method based on the movement of swarms looking for the most fertile feeding location [16].

From the above statements, it is obvious that the theoretical bases of the two optimization methods rest upon two completely different structures. The GA is based on genetic encoding and natural selection, and the PSO method is based on social swarm behavior. PSO is based on the principle that all solutions can be represented as particles in a swarm. Each particle has a position and velocity vector, and each position coordinate represents a parameter value. Similar to GA, PSO requires a fitness evaluation function that takes the particle’s position and assigns a fitness value to it.  and  are the personal best () position and global best () position of the ith particle. Each particle is initialized with a random position and velocity. The velocity of each particle is accelerated toward the global best and its own personal best based on the following equation:

Here rand() and Rand() are two random numbers in the range [],  and  are the acceleration constants, and  is the inertia weight factor. The parameter  helps the particles converge to , rather than oscillating around it. Suitable selection of  provides a balance between global and local explorations. In general, w is set according to the following equation [1617]:

The positions are updated based on their movement over a discrete time interval () as follows, with usually set to 1:

Then the fitness at each position is reevaluated. If any fitness is greater than , then the new position becomes  and the particles are accelerated toward that point. If the particle’s fitness value is greater than , then  is replaced by the current position.

3.3. ACO

ACO is a relatively recent approach to solve optimization problems by simulating the behavior of ant colonies and modeling the behavior of ants, which are known to be able to find the shortest path from their nest to a food source [18]. ACO is an optimization technique that has been recently developed and recognized as effective for combinatorial optimization problems.

All ants start their tours from source node and end up their tours in destination node. In each node, an ant chooses its path probabilistically, and the probability of choosing an edge is proportional to the pheromone on the edge, that is, roulette wheel selection.

All edges have an initial amount of pheromone, . After completion of all tours, first pheromone values on all edges are lowered, reflecting evaporation:where  is the pheromone evaporation rate. Then all ants deposit pheromone on all edges they have crossed in their tours:where  is the tour of the th ant,  is its cost, and  is a positive constant which allows to adjust maximum pheromone deposit.

The algorithms parameters have been chosen based on trial and error as follows. For GA method, population size = 50, crossover rate = 0.5, mutation rate = 0.01, and maximum generations = 20; for PSO algorithm, number of particles = 50; acceleration constants , and maximum iteration = 20; for ACO algorithm,  and . Each algorithm is implemented in Matlab. All of the programs are run on a 2.1 GHz Core 2 Duo processor with 2 GB of memory. Each of the optimization methods is tested in 50 independent runs involving 50 different initial trial solutions.

Thông tin chi tiết
Tên file:
ROTATIONAL INVERTED PENDULUM
Phiên bản:
N/A
Tác giả:
N/A
Website hỗ trợ:
N/A
Thuộc chủ đề:
Danh Mục » Ngành cơ điện tử » Động lực học và điều khiển
Gửi lên:
11/08/2013 06:32
Cập nhật:
11/08/2013 06:32
Người gửi:
haihoang_boy
Thông tin bản quyền:
N/A
Dung lượng:
N/A
Đã xem:
1141
Đã tải về:
0
Đã thảo luận:
0
Tải về
Để tải về, bạn cần đăng nhập với tư cách thành viên của site. Nếu chưa có tài khoản, bạn có thể đăng ký bằng cách click vào đây
Đánh giá
Bạn đánh giá thế nào về file này?
Hãy click vào hình sao để đánh giá File
 

Trao Đổi Text Link

Cửa hàng bán giường inox | Mẫu giường sắt tại Đại Thành | Bán giường inox Đại Thành | Nơi bán giường sắt 1m2 | Bán giường gấp, giường xếp | Cửa hàng bàn inox chữ nhật | Bán ghế inox | Mua võng xếp | Mua bán tủ sắt | Xem bàn inox 304 | Cơ sở thu mua phế liệu Quang Tuấn | Vựa thu mua phế liệu sắt | Nơi bán giường sắt 1m4 | Địa chỉ nhận thu mua phế liệu inox | Cơ sở thu mua phế liệu đồng tại TPHCM | Cửa hàng giường sắt NTDT | Đ/c bán nệm cao su non NTDT | Cty sửa chữa biến tần tại TPHCM | Địa chỉ sửa chữa biến tần ABB tại TPHCM | Điểmsửa chữa biến tần Lenze giá rẻ TPHCM
KIẾN THỨC CƠ KHÍ CƠ BẢN

TIÊU CHUẨN CƠ KHÍ

KINH NGHIỆM CƠ KHÍ

PHẦN MỀM CƠ KHÍ


Nội dung được sưu tầm và tổng hợp từ Internet - Chúng tôi không chịu trách nhiệm về các vấn đề liên quan đến nội dung !!
 

HƯỚNG DẪN TẢI TÀI LIỆU LINK BÁO HỎNG

Có một số tài liệu khi các bạn bấm vào link tải sẽ hiện thông báo lỗi, nhưng thực ra link tải tài liệu vẫn hoạt động tốt. Các bạn tải link này bằng cách copy link và mở bằng new tab (hoặc bấm chuột phải và chọn "Mở liên kết ở cửa sổ mới") là có thể tải được tài liệu. Chúc các bạn thực hiện thành công. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến website.

Mọi thắc mắc hay ý kiến xin gửi vào mục Liên hệ hoặc gửi qua Email: thuvientlck@gmail.com
Hoặc: Fanpage FaceBook