CONTROL OF BICYCLE ROBOT USING INPUT-OUTPUT LINEARIZATION
Dương Hoài Nghĩa1, Huỳnh Minh Ngọc2
1Trường Đại học Quốc tế Miền Đông, Việt Nam
2Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM, Việt Nam
Ngày tòa soạn nhận bài 18/2/2020, ngày phản biện đánh giá 25/3/2020, ngày chấp nhận đăng 14/4/2020.
TÓM TẮT
Bài báo đề xuất hệ thống điều khiển robot xe đạp dựa trên phương pháp tuyến tính hóa vào-ra. Robot xe đạp là hệ phi tuyến, đa biến. Hai tín hiệu vào của hệ là momen bánh lái và động năng. Hai tín hiệu ra là góc bánh lái và góc nghiêng của xe. Trước tiên luật điều khiển tuyến tính hóa vào-ra giúp tuyến tính hóa và phân ly đối tượng điều khiển thành các hệ thống một đầu vào một đầu ra. Sau đó các bộ điều khiển PD và khâu bổ chính bậc 1 được sử dụng để ổn định hóa các hệ một đầu vào một đầu ra này. Cuối cùng kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống điều khiển có chất lượng danh định tốt như là thời gian quá độ ngắn và độ vọt lố bé.Hơn nữa, kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống điều khiển bền vững đối với sự thay đổi các thông số của robot xe đạp như là tải và trọng tâm của xe. Hai tín hiệu ra được điều khiển độc lập nhau.
Từ khóa: Robot xe đạp; hệ đa biến; tuyến tính hóa vào-ra; bộ điều khiển PD; khâu bổ chính bậc 1.
ABSTRACT
The paper proposes a control system for bicycle robots based on input-output linearization method. Bicycle robot is a nonlinear, MIMO (multi-input multi-output) system. Its two inputs are the steering torque and kinetic energy. Its two outputs are the steering angle and the rolling angle. Firstly, input-output linearization control law linearizes and decouples the plant into single input-single output systems. Then the PD (proportional derivative) controller and first-order linear compensator are used to control these single input-single output systems. Finally, simulation results show that the control system had good performance, such as short settling time and small percentage of overshoot. Further, simulation results show that the control system is robust against variations in the parameters of the plant, such as the mass and the center of gravity. Two output signals are controlled independently.
Keywords: Bicycle robot; MIMO system; input-output linearization; PD controller; first-order compensator
Full text (Click here)