DOI QR코드

DOI QR Code

이륜 역진자 로봇의 밸런싱 제어시스템 구현

Implementation of Balancing Control System for Two Wheeled Inverted Pendulum Robot

  • 안태희 (부산대학교 전자전기공학과) ;
  • 박진현 (경남과학기술대학교 메카트로닉스공학과) ;
  • 최영규 (부산대학교 전자전기공학부)
  • 투고 : 2011.11.26
  • 심사 : 2012.02.02
  • 발행 : 2012.03.31

초록

본 논문에서 이륜 역진자 로봇의 밸런싱에 사용되고 있는 기존 PD 제어기를 대신하여 신경회로망 학습을 통해 향상된 PD 제어기를 이륜 역진자형 이동로봇에 적용하여 실험하고 성능을 검증하였다. 먼저 제어실험에 사용할 이륜 역진자 로봇시스템을 구축하고 나서 기존의 PD 제어기를 사용하여 사용자 몸무게에 따라 시행착오적으로 이득값을 구해 로봇을 밸런싱시켰다. 그리고 시행착오적으로 구한 이득 값을 신경회로망 학습을 통해 일반화시켜 몸무게에 따라 일반화된 PD 이득 값을 가지는 제어기를 구현하였다. 이렇게 구현된 제어기가 기존의 PD 제어기보다 안정적 제어 측면에서 더 유리함을 실험적으로 확인할 수 있었다.

In this paper, instead of the conventional PD controller for balancing control of two wheeled inverted pendulum robots, an improved PD controller using the neural network is proposed and implemented for performance verification. First, a two wheeled inverted pendulum robot system is constructed for experiment. Next proper gains of the conventional PD controller according to users' weights are obtained for balancing the robot by use of the trial and error method. The PD gains based on the trial and error method are generalized through the neural network. Experiment results show that the PD controller based on the neural network has better performance than the conventional PD controller.

키워드

참고문헌

  1. Ching-Chih Tsai, Hsu-Chih, and Shui-Chun Lin, "Adaptive neural network control of a self-balancing two-wheeled scooter," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 4, April 2010.
  2. Akira Shimada and Naoya Hatakeyama, "Movement control of two-wheeled inverted pendulum robots considering robustness," SICE Annual Conference Japan August 20-22, 2008.
  3. H. Azizan, M. Jafarinasab, S. Behbahani, and M. Danesh, "Fuzzy control on LMI approach and fuzzy interpretation of the rider input for two wheeled balancing human transporter," Proc. of the 2010 IEEE International Conference on Control and Automation, Xiamen, China, June 9-11, 2010.
  4. Seul Jung, and Sung Su Kim, "Control experiment of a wheel-driven mobile inverted pendulum using neural network," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 16, no. 2, March 2008.
  5. Toshinobu Takei, Ryoko Imamura, and Shin''ichi Yuta, "Baggage transportation and navigation by a wheeled inverted pendulum mobile robot," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 10, October 2009.
  6. 김현욱, 정슬, "무게 변화에 따른 차륜형 밸런싱 로봇의 제어기 설계 및 실험연구," 한국지능시스템학회논문지, vol. 20, no. 4, pp.469-475 2010. https://doi.org/10.5391/JKIIS.2010.20.4.469
  7. 엄기환, 이규윤, 이현관, 김주웅 "퍼지 PD+I 제어 방식을 적용한 Two-wheel Balancing Mobile Robot," 대한전자공학회논문지, 제 45권 SC편 제 1호, pp.1-8, 2008.
  8. Felix Grasser, Aldo D'Arrigo, Silvio Colombi and Alfred C. Rufer, "JOE: a mobile, inverted pendulum," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 49, no. 1, April 2002.
  9. 최상구, 김현식, 박진현, 최영규, "Evolution Straregy 와 신경회로망에 의한 로봇의 가변 PID 제어기," 전기학회논문지, 제 48A권 제 8호, pp.1014-1021, 1999.
  10. J. I. Bae, T. H. An, Y. S. Kim and C. K. Ryu, "Analysis of digital load cell using 2.4GHz band's zig-bee," Proc. of the 2008 IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Singapore, June 3-5, 2008.
  11. 안태희, 김용백, 김영두, 최영규, "신경회로망을 이용한 이륜 역진자형 이동로봇의 제어기 설계," 한국해양정보통신학회논문지, 제 15권 제 3호, pp.536-544, 2011. https://doi.org/10.6109/jkiice.2011.15.3.536