並列二重倒立振子実験装置（ラックピニオン駆動）

本研究室で製作した，DCモータで駆動される並列二重倒立振子系の実験装置を紹介します．DCモータはPWMドライバで駆動され，台車の位置および振子の振れ角はポテンショメータで測定されます．パソコンとDSP（エムティティ s-BOX）をコントローラとして使用し，プログラミング言語は，DSP付属のC言語を用いました．状態フィードバックによる倒立安定化の制御実験ができます．

設計図は2次元汎用CADソフトRootPro CAD Standard（フリーソフト）で作成しました．

本実験装置は，倒立振子実験装置（レール長0.6m）の振子部のみを変更したものです．



図1　並列二重倒立振子実験装置



図2　並列二重倒立振子実験装置（台車部）



図3　並列二重倒立振子実験装置（台車部）



図4　並列二重倒立振子実験装置（台車部）

状態フィードバック制御による並列二重倒立振子の安定化制御実験の動画（WMVファイル）　飽和制御（[1]の拡張形）によって安定化しました（台車移動幅の上限を0.4mと設定）．倒立振子の安定化は，各（等価）振子長を長くすればより簡単になり，小さな出力のモータでも可能となります．さらに，並列型倒立振子の場合，良好な可制御性を得るため，各振子の長さに差をつけます．

LQや極配置法でも安定化可能と思います．

[1] K.Yoshida and I. Matsumoto, ``Stabilizing control for an inverted pendulum with restricted travel, Proceedings of the 2009 American Control Conference, pp. 543-548, 2009.

図面1(PDF)　振子支持板（折り曲げ前）

振子部の主要部品表