Controllo di un pendolo inverso con volano

Rinaldi, Martino (2019) Controllo di un pendolo inverso con volano. Bachelor thesis, Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana.

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Abstract

In questo progetto, elaborato partendo da un precedente progetto di tesi, è stato svolto un lavoro di riprogettazione meccanica, di modellazione matematica, di progettazione di una serie di controllori di stato con osservatori ridotti tramite controllore ottimo LQR ed in fine di controllo in tempo reale di un pendolo inverso con volano ideato come dimostratore per i nuovi servomotori BLDC recentemente lanciati da Faulhaber. In una prima fase sono state analizzate diverse varianti costruttive ed è stata realizzata una progettazione meccanica considerando l’influsso di questa sul controllo del sistema. In particolare è stata realizzata un’ottimizzazione del volano allo scopo di massimizzare il momento di inerzia di questo componente minimizzandone pero la massa. Al temine della progettazione sono stati realizzati ed assemblati i vari componenti meccanici. Contemporaneamente alla realizzazione del pendolo sono stati elaborati quattro differenti modelli, uno per il sistema linearizzato attorno al punto di equilibrio stabile, uno per il sistema linearizzato attorno al punto di equilibrio instabile, uno per la fase di swing-up ed uno per il pendolo in configurazione bilanciata. Ottenuti i modelli matematici si è cominciata la progettazione dei controllori di stato compresi di osservatori ridotti per stimare gli stati non misurati. In parallelo sono state svolte numerose simulazioni tramite Simulink allo scopo di valutare e confrontare i vari controllori progettati. Implementando alla componente meccanica i sistemi di acquisizione della posizione e titolo documento 2/2 controllo del motore realizzati tramite le schede Motion Controller di Faulhaber è stato possibile proseguire con il controllo in tempo reale. I controllori identificati come più efficaci sono stati in seguito implementati per un controllo in tempo reale del pendolo inverso utilizzando Matlab e una macchina Linux con sistema operativo Real Time. A questo punto si sono testati differenti valori dei pesi Q e R per il controllore LQR identificando una seri di parametri per la realizzazione di un controllore efficace

Item Type: Thesis (Bachelor)
Corso: UNSPECIFIED
Supervisors: Bucher, Roberto and Walter, Amaro
Subjects: Meccanica
Divisions: Dipartimento tecnologie innovative > Ingegneria meccanica
URI: http://tesi.supsi.ch/id/eprint/3002

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