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.