Inerciální stabilizace sférického kyvadla

Bc. Jan PEROUTKA

Master's thesis

Stabilization of an Inertia Wheel Pendulum

Abstract:

Diplomová práce se zabývá inerciální stabilizací modelu inverzního kyvadla. Cíle práce jsou popsat matematické modely rovinného a prostorového inerciálně stabilizovaného kyvadla, navrhnout vhodné řízení a vytvořit reálný model kyvadla pro demonstrační a výukové účely. Nelineární modely jsou odvozeny pomocí Euler-Lagrangeovy metody a následně jsou linearizací převedeny na stavový popis. Stabilizace je realizována stavovou zpětnou vazbou navrženou pomocí metody LQR. Poslední část práce se zabývá popisem technického řešení reálného modelu kyvadla, následně jeho identifikací, a nakonec ověřením stabilizace v horní poloze a metodou výšvihu.

Abstract:

This master thesis deals with the inertial stabilisation of an inverted pendulum. The goals of the thesis are to describe mathematical models of planar and spherical inertially stabilised pendulum, to design a suitable controller and to create a real life model of pendulum for demonstrational and educational purposes. The nonlinear models are derived using Euler-Lagrange method and then the state space model is introduced by linearization. The stabilisation is implemented by state feedback calculated using LQR method. The final part of thesis is coping with description of technical solution of real life model, then its identification and lastly with actual stabilisation of pendulum in upwards position and the swing-up method.

Keywords

Matematický model, inverzní kyvadlo, setrvačník, stabilizace, stavová zpětná vazba, LQR, Rexygen, STM32, BLDC motor

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 6. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electronics and Applied Informatics