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Setup, Simulation and Stabilization of Equilibrium Points of an Inverse Multi-Pendulum

Aufbau, Simulation und Stabilisierung von Ruhelagen eines inversen Mehrfachpendels

  • The understanding of the many fields of control theory can be supported using demonstrators, as influencing a system to achieve a desired behaviour is the main purpose of control theory. This thesis covers the setup, implementation and controlling of an inverse multi-pendulum on a cart. Construction design and brief dimensioning will be described. In addition, a drive to move the cart and influence the system will be chosen, which will be controlled using industrial automation technology components. The state feedback controller introduced requires state measurement that is made available by a radio sensor designed in this thesis. A web user interface is designed and in addition the data processing structure involving the industrial automation technology and the custom radio sensor is implemented. The pendulum is then controlled and stabilized by an optimal controller. Furthermore, an upswing control approach is pointed out using numerical optimal control.
  • Das Verständnis für die vielen Teilgebiete der Regelungstechnik kann mit Hilfe von Demonstratoren veranschaulicht werden, da es die zentrale Aufgabe der Regelungstechnik ist ein System so zu beeinflussen, dass es ein gewünschtes Verhalten abbildet. In dieser Arbeit wird der Aufbau, die Implementierung und die Regelung eines inversen Mehrfachpendels auf einem Wagen behandelt. Die Konstruktion und deren Dimensionierung wird knapp bechrieben. Weiterhin wird um den Wagen des Pendels zu beeinflussen ein Antrieb ausgewählt, welcher mit in der Industrie üblichen Automatisierungssystemen betrieben wird. Da die eingeführte Zustands-Regelung Zugriff auf jene Zustände benötigt, ist das Messen der Zustände erforderlich. Diese Messwerte werden mit Hilfe eines in dieser Arbeit entworfenen Funk Sensors bereitgestellt. Zudem wird ein Web Benutzeroberfläche designt. Diese Benutzeroberfläche, die industriellen Automatisierungstechnik Komponenten und der entworfene Sensor werden zusammen in einer Daten Verarbeitungsstruktur implementiert. Das Pendel wird letztlich mit Hilfe eines Optimal-Reglers stabilisiert und ein Ansatz unter der Verwendung von numerischer Optimal Regelung zur Regelung des Aufschwingens des Pendels wird beschrieben.

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Metadaten
Author:Lukas Müller
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-60922
Advisor:Jörg Seewig
Document Type:Diploma Thesis
Language of publication:English
Publication Date:2020/09/28
Year of Publication:2020
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Date of the Publication (Server):2020/09/29
Number of page:IV, 80
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell (CC BY-NC 4.0)