Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas

Bibliographic Details
Main Author: Chaves, Wagner de Souza
Publication Date: 2020
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Download full: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5428
Summary: This dissertation presents the construction of a two-wheeled inverted pendulum educational board, as well as its virtual prototyping using the MSC ADAMS software. Through this tool it was possible to study and simulate the dynamic behavior of this unstable, multivariable and nonlinear system. The mathematical model to represent the system dynamics was derived using Newton-Euler method. Then, balance and direction controllers were designed to make the robot travel through a path while it balances by itself. The robust control technique H∞ via LMI was used and unstructured uncertainties were considered in the mathematical model of the system. Finally, the designed controller was applied to the virtual prototype using co-simulation between MSC ADAMS and MATLAB/Simulink and the results were compared with the control applied in the mathematical model. Once validated, the control system was applied to the real prototype.
id UTFPR-12_cb41d6e58aee85a5c7fa77045f52b676
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/5428
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodasDesign, identification and control of a two wheeled inverted pendulumPênduloEngenharia de protótiposEquilíbrioPendulumPrototypes, EngineeringEquilibriumxEngenharia MecânicaThis dissertation presents the construction of a two-wheeled inverted pendulum educational board, as well as its virtual prototyping using the MSC ADAMS software. Through this tool it was possible to study and simulate the dynamic behavior of this unstable, multivariable and nonlinear system. The mathematical model to represent the system dynamics was derived using Newton-Euler method. Then, balance and direction controllers were designed to make the robot travel through a path while it balances by itself. The robust control technique H∞ via LMI was used and unstructured uncertainties were considered in the mathematical model of the system. Finally, the designed controller was applied to the virtual prototype using co-simulation between MSC ADAMS and MATLAB/Simulink and the results were compared with the control applied in the mathematical model. Once validated, the control system was applied to the real prototype.Esta dissertação apresenta a construção de uma planta didática de um pêndulo invertido de duas rodas, assim como a prototipagem virtual da mesma utilizando o software MSC ADAMS. Por meio desta ferramenta foi possível estudar e simular o comportamento dinâmico deste sistema instável, multivariável e não linear. O modelo matemático para representar a dinâmica do sistema foi obtido utilizando o método de Newton-Euler. Em seguida, controladores de equilíbrio e direção foram projetados para fazer o robô percorrer uma trajetória equilibrando-se de forma automática. A técnica de controle robusto H∞ via LMI foi utilizada e incertezas não estruturadas foram consideradas no modelo matemático do sistema. Por fim, o controlador projetado foi aplicado no protótipo virtual utilizando co-simulação entre o MSC ADAMS e o MATLAB/Simulink e os resultados foram comparados com o controle aplicado no modelo matemático. Após validado, o sistema de controle foi aplicado ao protótipo real.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCornelio ProcopioBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUTFPRBorges, Adailton Silvahttp://lattes.cnpq.br/1976568434573411Borges, Adailton Silvahttp://lattes.cnpq.br/1976568434573411Agulhari, Cristiano Marcoshttp://lattes.cnpq.br/4935395556663775Geromel, Luiz Henriquehttp://lattes.cnpq.br/3945660888230811Chaves, Wagner de Souza2020-11-03T18:01:02Z2020-11-03T18:01:02Z2020-04-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCHAVES, Wagner de Souza. Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5428porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2020-11-04T06:01:16Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/5428Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2020-11-04T06:01:16Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
Design, identification and control of a two wheeled inverted pendulum
title Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
spellingShingle Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
Chaves, Wagner de Souza
Pêndulo
Engenharia de protótipos
Equilíbrio
Pendulum
Prototypes, Engineering
Equilibrium
x
Engenharia Mecânica
title_short Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
title_full Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
title_fullStr Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
title_full_unstemmed Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
title_sort Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas
author Chaves, Wagner de Souza
author_facet Chaves, Wagner de Souza
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Borges, Adailton Silva
http://lattes.cnpq.br/1976568434573411
Borges, Adailton Silva
http://lattes.cnpq.br/1976568434573411
Agulhari, Cristiano Marcos
http://lattes.cnpq.br/4935395556663775
Geromel, Luiz Henrique
http://lattes.cnpq.br/3945660888230811
dc.contributor.author.fl_str_mv Chaves, Wagner de Souza
dc.subject.por.fl_str_mv Pêndulo
Engenharia de protótipos
Equilíbrio
Pendulum
Prototypes, Engineering
Equilibrium
x
Engenharia Mecânica
topic Pêndulo
Engenharia de protótipos
Equilíbrio
Pendulum
Prototypes, Engineering
Equilibrium
x
Engenharia Mecânica
description This dissertation presents the construction of a two-wheeled inverted pendulum educational board, as well as its virtual prototyping using the MSC ADAMS software. Through this tool it was possible to study and simulate the dynamic behavior of this unstable, multivariable and nonlinear system. The mathematical model to represent the system dynamics was derived using Newton-Euler method. Then, balance and direction controllers were designed to make the robot travel through a path while it balances by itself. The robust control technique H∞ via LMI was used and unstructured uncertainties were considered in the mathematical model of the system. Finally, the designed controller was applied to the virtual prototype using co-simulation between MSC ADAMS and MATLAB/Simulink and the results were compared with the control applied in the mathematical model. Once validated, the control system was applied to the real prototype.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-11-03T18:01:02Z
2020-11-03T18:01:02Z
2020-04-03
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv CHAVES, Wagner de Souza. Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5428
identifier_str_mv CHAVES, Wagner de Souza. Modelagem, identificação e controle de um pêndulo invertido de duas rodas. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5428
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Cornelio Procopio
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Cornelio Procopio
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498110468390912