Published March 7, 2024 | Version v1
Publication Open

Robust-optimal control of rotary inverted pendulum control through fuzzy descriptor-based techniques

Creators

  • 1. Hanoi University of Science and Technology
  • 2. Shibaura Institute of Technology

Description

Expanding upon the well-established Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model, the T-S fuzzy descriptor model emerges as a robust and flexible framework. This article introduces the development of optimal and robust-optimal controllers grounded in the principles of stability control and fuzzy descriptor systems. By transforming complicated inequalities into linear matrix inequalities (LMI), we establish the essential conditions for controller construction, as delineated in theorems. To substantiate the utility of these controllers, we employ the rotary inverted pendulum as a testbed. Through diverse simulation scenarios, these controllers, rooted in fuzzy descriptor systems, demonstrate their practicality and effectiveness in ensuring the stable control of inverted pendulum systems, even in the presence of uncertainties within the model. This study highlights the adaptability and robustness of fuzzy descriptor-based controllers, paving the way for advanced control strategies in complex and uncertain environments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

بالتوسع في نموذج Takagi - Sugeno (T - S) الغامض الراسخ، يظهر نموذج واصف T - S الغامض كإطار قوي ومرن. تقدم هذه المقالة تطوير وحدات تحكم مثالية وقوية ترتكز على مبادئ التحكم في الاستقرار وأنظمة الوصف الغامضة. من خلال تحويل المتباينات المعقدة إلى متباينات مصفوفة خطية (LMI)، نحدد الشروط الأساسية لبناء وحدة التحكم، كما هو محدد في النظريات. لإثبات فائدة وحدات التحكم هذه، نستخدم البندول المقلوب الدوار كقاعدة اختبار. من خلال سيناريوهات المحاكاة المتنوعة، تُظهر وحدات التحكم هذه، المتجذرة في أنظمة الوصف الغامضة، جدواها العملية وفعاليتها في ضمان التحكم المستقر في أنظمة البندول المقلوب، حتى في وجود حالات عدم اليقين داخل النموذج. تسلط هذه الدراسة الضوء على قدرة وحدات التحكم القائمة على الواصفات الغامضة على التكيف وقوتها، مما يمهد الطريق لاستراتيجيات التحكم المتقدمة في البيئات المعقدة وغير المؤكدة.

Translated Description (French)

Développant le modèle flou Takagi-Sugeno (T-S) bien établi, le modèle de descripteur flou T-S émerge comme un cadre robuste et flexible. Cet article présente le développement de contrôleurs optimaux et robustes-optimaux fondés sur les principes du contrôle de stabilité et des systèmes de descripteurs flous. En transformant les inégalités compliquées en inégalités matricielles linéaires (LMI), nous établissons les conditions essentielles à la construction du contrôleur, telles que définies dans les théorèmes. Pour justifier l'utilité de ces contrôleurs, nous utilisons le pendule inversé rotatif comme banc d'essai. À travers divers scénarios de simulation, ces contrôleurs, enracinés dans des systèmes de descripteurs flous, démontrent leur praticité et leur efficacité à assurer le contrôle stable des systèmes à pendule inversé, même en présence d'incertitudes dans le modèle. Cette étude met en évidence l'adaptabilité et la robustesse des contrôleurs basés sur des descripteurs flous, ouvrant la voie à des stratégies de contrôle avancées dans des environnements complexes et incertains.

Translated Description (Spanish)

Ampliando el modelo difuso Takagi-Sugeno (T-S) bien establecido, el modelo de descriptor difuso T-S surge como un marco robusto y flexible. Este artículo presenta el desarrollo de controladores óptimos y robustos basados en los principios de control de estabilidad y sistemas de descriptores difusos. Al transformar desigualdades complicadas en desigualdades de matriz lineal (LMI), establecemos las condiciones esenciales para la construcción del controlador, tal como se delinea en los teoremas. Para corroborar la utilidad de estos controladores, empleamos el péndulo giratorio invertido como banco de pruebas. A través de diversos escenarios de simulación, estos controladores, arraigados en sistemas descriptores difusos, demuestran su practicidad y eficacia para garantizar el control estable de los sistemas de péndulo invertido, incluso en presencia de incertidumbres dentro del modelo. Este estudio destaca la adaptabilidad y robustez de los controladores basados en descriptores difusos, allanando el camino para estrategias de control avanzadas en entornos complejos e inciertos.

Files

s41598-024-56202-2.pdf.pdf

Files (3.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3d7ae8c083b8ccffbaa3bc8f8a59907f
3.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحكم قوي ومثالي في التحكم في البندول المقلوب الدوار من خلال التقنيات القائمة على الواصف الغامض
Translated title (French)
Contrôle robuste et optimal de la commande rotative du pendule inversé grâce à des techniques basées sur des descripteurs flous
Translated title (Spanish)
Control robusto-óptimo del control de péndulo invertido giratorio a través de técnicas basadas en descriptores difusos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4392557607
DOI
10.1038/s41598-024-56202-2

Is supplement to
https://openalex.org/W9759607 (Other)
https://openalex.org/W4237975505 (Other)
https://openalex.org/W2617600912 (Other)
https://openalex.org/W2389869885 (Other)
https://openalex.org/W2351497412 (Other)
https://openalex.org/W2291706033 (Other)
https://openalex.org/W2163959792 (Other)
https://openalex.org/W2131905798 (Other)
https://openalex.org/W2131901345 (Other)
https://openalex.org/W1799738493 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1993085277
  • https://openalex.org/W205039009
  • https://openalex.org/W2058314836
  • https://openalex.org/W2066349792
  • https://openalex.org/W2074744504
  • https://openalex.org/W2079325629
  • https://openalex.org/W2079997090
  • https://openalex.org/W2125896943
  • https://openalex.org/W2129059524
  • https://openalex.org/W2148209978
  • https://openalex.org/W2149118807
  • https://openalex.org/W2150373164
  • https://openalex.org/W2409651721
  • https://openalex.org/W2413360304
  • https://openalex.org/W2468113409
  • https://openalex.org/W2523764602
  • https://openalex.org/W2748466577
  • https://openalex.org/W2789411207
  • https://openalex.org/W2920862137
  • https://openalex.org/W2922480979
  • https://openalex.org/W2930679480
  • https://openalex.org/W2943141190
  • https://openalex.org/W2998219372
  • https://openalex.org/W3004627748
  • https://openalex.org/W3013637770
  • https://openalex.org/W3015698532
  • https://openalex.org/W3028849086
  • https://openalex.org/W3044551367
  • https://openalex.org/W3131567678
  • https://openalex.org/W3145838816
  • https://openalex.org/W3176831428
  • https://openalex.org/W4386387318