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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30029
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.creator | Santos, Rodrigo Rocha dos | - |
dc.date.accessioned | 2020-10-07T16:28:02Z | - |
dc.date.available | 2020-10-07T16:28:02Z | - |
dc.date.issued | 2020-10-01 | - |
dc.identifier.citation | SANTOS, Rodrigo Rocha dos. Implementação de uma abordagem de controle preditivo em um pêndulo de duas rodas em ambiente de simulação numérica. 2020. 69 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30029 | - |
dc.description.abstract | The main advantages of the Model-based Predictive Control (MPC) strategy are constraint handling, computation of the control action by minimizing a performance index and applicability on SISO (Single-Input and Single-Output) and on MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) systems. In order to study such control strategy, this work involves the stabilization of a two-wheel pendulum in the vertical position using MPC. For this purpose, at first, a MPC formulation with recursive feasibility guarantee was investigated. Such guarantee ensures that, if the optimization problem is initially feasible, then it will be feasible at all the following sampling instants. This formulation was successfully implemented on a double integrator. However, the simulation results on the inverted pendulum were not satisfactory. More specifically, it was noted that angular position of the wheel diverged. The problem was solved by modifying (as proposed in the literature) the cost function to obtain convergence guarantee, where only the minimization of the predictive control effort was considered. In other words, to ensure that the control action enforces the system state to the equilibrium point. This last formulation presented good results on controlling the inverted pendulum, including in simulations on the non-linear model with measurement noise and model mismatches. This reinforces the importance of applying MPC techniques with nominal guarantees of recursive feasibility and convergence, which can be interpreted as guarantee of stability. | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Controle preditivo baseado em modelo | pt_BR |
dc.subject | Pêndulo de duas rodas | pt_BR |
dc.subject | Garantia de estabilidade | pt_BR |
dc.subject | Model-based predictive control | pt_BR |
dc.subject | Two-wheel pendulum | pt_BR |
dc.subject | Stability guarantee | pt_BR |
dc.title | Implementação de uma abordagem de controle preditivo em um pêndulo de duas rodas em ambiente de simulação numérica | pt_BR |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Assis, Pedro Augusto Queiroz de | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5309540309123503 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Gonçalvez, Rogério Sales | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9474579551520236 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Marques, Felipe Machini Malachias | - |
dc.description.degreename | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) | pt_BR |
dc.description.resumo | O controle preditivo baseado em modelo (MPC - Model-based Predictive Control) tem como vantagens o tratamento sistemático de restrições, o cálculo da ação de controle minimizando-se um índice de desempenho e a aplicabilidade em sistemas com entrada e saída única e em sistemas com múltiplas entradas e/ou saídas. Com o intuito de estudar tal estratégia de controle, o presente trabalho tem como objetivo estabilizar em simulação numérica um pêndulo de duas rodas na posição vertical empregando MPC. Para isso, em um primeiro momento, investigou-se uma formulação de MPC com garantia de factibilidade recursiva. Isto é, com garantia de que o problema de otimização terá solução em todos os instantes de amostragem, caso a condição inicial seja factível. Essa formulação foi implementada com sucesso no controle de um duplo integrador. Contudo, no caso do pêndulo, os resultados não foram satisfatórios. Mais especificamente, notou-se que o estado relacionado com a posição angular da roda do veículo divergia com o passar do tempo. Para resolver o problema, modificou-se a função de custo para obtenção de garantia de convergência, onde considerou-se apenas a minimização do esforço de controle preditivo. Em outras palavras, de modo a se garantir que a ação de controle leve o sistema para o ponto de equilíbrio. Essa última formulação apresentou bons resultados no controle do pêndulo invertido, inclusive em simulações no modelo não linear com ruídos de medida e descasamentos de modelo. Isso reforça a importância do emprego de técnicas de MPC com garantias teóricas de factibilidade recursiva e convergência, o que pode ser interpretado como garantia de estabilidade. | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.course | Engenharia Mecatrônica | pt_BR |
dc.sizeorduration | 69 | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::OUTROS::ENGENHARIA MECATRONICA | pt_BR |
Appears in Collections: | TCC - Engenharia Mecatrônica |
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