Discrete-time inverse optimal control for a reaction wheel pendulum: a passivity-based control approach

Autores
Montoya Giraldo, Oscar Danilo; Gil González, Walter; Serra, Federico Martin
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Este documento presenta el diseño de un controlador para el péndulo con rueda de reacción usando una representación discreta a través de la técnica de control óptimo inverso desde el punto de vista de análisis basado en pasividad. La principal ventaja del controlador propuesto es que este permite garantizar estabilidad asintótica en el sentido de Lyapunov a través de una función cuadrática. Los resultados numéricos demuestran que el diseño de control óptimo inverso tiene in desempeño superior en comparación con enfoques continuos basados en Lyapunov y control basado en pasividad por inyección de interconexión y amortiguamiento. Una ventaja adicional del método de control óptimo inverso es su fácil implementación, ya que no requiere de la inclusión de estados adicionales (acciones integrales) y sólo requiere una discretización básica empleado un único paso hacia atrás. Todas las simulaciones presentadas en este trabajo han sido implementadas en el software MATLAB/OCTAVE empleando código en la ventana de desarrollo.
In this paper it is presented the design of a controller for a reaction wheel pendulum using a discrete-time representation via optimal control from the point of view of passivity-based control analysis. The main advantage of the proposed approach is that it allows to guarantee asymptotic stability convergence using a quadratic candidate Lyapunov function. Numerical simulations show that the proposed inverse optimal control design permits to reach superior numerical performance reported by continuous approaches such as Lyapunov control functions and interconnection, and damping assignment passivity-based controllers. An additional advantage of the proposed inverse optimal control method is its easy implementation since it does not employ additional states. It is only required a basic discretization of the time-domain dynamical model based on the backward representation. All the simulations are carried out in MATLAB/OCTAVE software using a codification on the script environment.
Fil: Montoya Giraldo, Oscar Danilo. Universidad Distrital Francisco José de Caldas; Colombia
Fil: Gil González, Walter. Universidad Tecnologica de Bolivar; Colombia
Fil: Serra, Federico Martin. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias. Laboratorio de Control Automático; Argentina
Materia
INVERSE OPTIMAL CONTROL
REACTION WHEEL PENDULUM
STABILITY ANALYSIS
PASSIVITY-BASED CONTROL
LYAPUNOV FUNCTIONS
DISCRETE ANALYSIS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/144256

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