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On the dynamics of the Furuta pendulum
No full textThe Furuta pendulum, or rotational inverted pendulum, is a system found in many control labs. It provides a compact yet impressive platform for control demonstrations and draws the attention of the control community as a platform for the development of nonlinear control laws. Despite the popularity of the platform, there are very few papers which employ the correct dynamics and only one that derives the full system dynamics. In this paper, the full dynamics of the Furuta pendulum are derived using two methods: a Lagrangian formulation and an iterative Newton-Euler formulation. Approximations are made to the full dynamics which converge to the more commonly presented expressions. The system dynamics are then linearised using a Jacobian. To illustrate the influence the commonly neglected inertia terms have on the system dynamics, a brief example is offered.Benjamin Seth Cazzolato and Zebb Prim
Sistema pedagógico para el desarrollo de control: "el péndulo de furuta"
No full textThis paper present the description and the dynamic of the Rotational Inverted Pendulum or Furuta Pendulum, educational platform for demonstration and development of control laws, in order to have reference material for those interested in perform implementations with the existing platform in the Electronic Engineering laboratory-Sogamoso.En este artículo se presenta la descripción y el modelo matemático del Péndulo Invertido Rotacional o Péndulo de Furuta, plataforma pedagógica para demostraciones y desarrollo de leyes de control, con el fin de tener material de referencia para los interesados en realizar implementaciones con el modulo existente en el laboratorio de Ingeniería Electrónica-Sogamoso
Control y simulación del Péndulo de Furuta
No full textEl presente trabajo consiste en la simulación y estudio del control de un péndulo invertido rotatorio, conocido como péndulo de Furuta, un sistema que contiene una dinámica muy rápida cuyo control es muy interesante dentro del campo de la automática. En la primera parte del proyecto, se realiza un modelo del péndulo en Simulink previa obtención de las ecuaciones de movimiento, se explicará cómo hacer un modelo en 3D gracias a la herramienta V Realm de Matlab para visualizar mejor el péndulo en las simulaciones y se estudian diversas formas de controlarlo ya estemos cerca o lejos del punto de operación. En la segunda parte trabajamos sobre un péndulo real, Qube-Servo, cuyos parámetros identificamos y posteriormente controlamos. El objetivo del documento es realizar un estudio amplio de las técnicas de control que se pueden aplicar a este sistema altamente inestable.This work involves the study of simulation and control of a rotary inverted pendulum known as Furuta pendulum, a system containing a very fast dynamic whose control is very interesting in the field of automatic control. In the first part of the project, a model of the pendulum in Simulink is made after obtaining the equations of motion, it will be explained how to make a 3D model thanks to the V Realm tool Matlab in order to display better the pendulum during simulations and it will be studied various ways of control either we are close or far from the point of operation. In the second part we work on a real pendulum, Qube-Servo, whose parameters are identified and subsequently controlled. The aim of the paper is a comprehensive study of control techniques that can be applied to this highly unstable system.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriale
Modelo de red neuronal ARMAX para un péndulo de Furuta
No full textThe rotational inverted pendulum or Furuta Pendulum is a mechatronic system used by control engineers to explore various dynamic modeling and control schemes. Due to its nonlinear nature, open-loop instability, and under-actuated system, it serves as a basis for designing vehicles like the Segway, self-balancing scooters, and hoverboards. The authors present a model for the Furuta Pendulum using Euler-Lagrange equations and a methodology for identifying a black-box model by training a NNARMAX (Neural Network Auto-Regressive Moving Average with exogenous inputs). The results show that two interconnected MISO-NNARMAX models accurately estimate 10-step-ahead predictions for the horizontal and vertical angles.
El péndulo invertido rotacional o péndulo de Furuta es un sistema mecatrónico utilizado por los ingenieros de control para explorar una variedad de modelos dinámicos y estrategias de control debido a su naturaleza no lineal, inestabilidad en lazo abierto y porque es un sistema subactuado (más grados de libertad que actuadores), siendo la base para el diseño de vehículos como el segway, aeropatines, entre otros. Los autores presentan un modelo para el péndulo de Furuta utilizando las ecuaciones de Euler-Lagrange y una metodología para identificar un modelo de caja negra entrenando una NNARMAX (Red Neuronal Autoregresiva con Promedios Móviles con Entradas Exógenas). Los resultados muestran que dos modelos MISO-NNARMAX interconectados estiman con precisión predicciones de 10 pasos hacia adelante para los ángulos horizontal y vertical.
 
Sistema pedagógico para el desarrollo de control: "el péndulo de furuta"
No full textEn este artículo se presenta la descripción y el modelo matemático del Péndulo Invertido Rotacional o Péndulo de Furuta, plataforma pedagógica para demostraciones y desarrollo de leyes de control, con el fin de tener material de referencia para los interesados en realizar implementaciones con el modulo existente en el laboratorio de Ingeniería Electrónica-Sogamoso.This paper present the description and the dynamic of the Rotational Inverted Pendulum or Furuta Pendulum, educational platform for demonstration and development of control laws, in order to have reference material for those interested in perform implementations with the existing platform in the Electronic Engineering laboratory-Sogamoso
Characterisation of tunnel barriers in polycrystalline silicon point-contact single-electron transistors
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Further developments of Furuta inequality of indefinite type
No full textA selfadjoint involutive matrix J endows Cn with an indefinite inner product [•,•] given by [x,y] := (Jx,y), x,y ∈ C n. We study matrix inequalities for J-selfadjoint matrices with nonnegative eigenvalues. Namely, Furuta inequality of indefinite type is revisited. Characterizations of the J-chaotic order and of the J-relative entropy are obtained via Furuta inequality. The parallelism between the definite versions of the inequalities on Hilbert spaces and the corresponding indefinite versions on Krein spaces is pointed out
Hamiltonian dynamics and sliding-mode control of Furuta´s Pendulum
No full textResumenEn este artículo se analiza la dinámica hamiltoniana para un tipo de sistema no lineal subactuado, aplicado particularmente al Péndulo de Furuta. Se aplica una estrategia de control no lineal a partir de los modos deslizantes y moldeo de energía potencial, que permite con una sola ley de control elevar y sostener el Péndulo en su posición vertical. Este experimento fue implementado en la planta mencionada, la cual fue diseñada y construida como un modelo experimental para la línea de investigación de Sistemas No Lineales y Percepción del Programa de Ingeniería Electrónica de la Universidad del Quindío.AbstractIn this paper we made the analysis of Hamiltonian dynamics for a type of nonlinear underactuated system. The mathematical model of the Furuta’s pendulum is calculated. A nonlinear control strategy by sliding modes and potential shaping is applied to the Furuta’s pendulum plant designed and built as experimental model for the Nonlinear Systems and Perception investigation line of the Electronic Engineering Program of the Quindío University
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