A Method of Fuzzy Algorithm in Controlling Ball and Beam through Simulation and Experiment

Abstract

In this paper, we present a way to create fuzzy controller from LQR method by using ANFIS toolbox of Matlab. First, after proving the ability of stability of this SIMO system under LQR method in Matlab/Simulink, we create a fuzzy controller through ANFIS toolbox of Matlab. The data, which is used to train, is collected from responses of system under LQR controller. Also, we present a hardware platform of ball and beam system. Under this fuzzy controller, control quality of ball and beam is better than under LQR controller in both simulation and experiment.

Điều khiển LQR cho hệ bóng thanh trục lệch: mô phỏng và thực nghiệm

“…Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện thành công trên đối tượng này như LQR [2], trượt [3],… Tuy nhiên, mô hình trên có giá thành quá cao. Do đó, trong tình hình phòng thí nghiệm (PTN) tại Việt Nam, để giảm chi phí chế tạo, một số nhóm đã chế tạo hệ bóng thanh ở Việt Nam nhưng các kết quả đa phần chỉ được sử dụng cho hệ bóng thanh trục giữa [4], [7], [8]. Trong [4], một số tác giả đã áp dụng thành công các giải thuật phức tạp như LQR [9] hay trượt [10] cho hệ BTTL nhưng các tác giả trên sử dụng vi xử lí DSP TMS320F28335.…”

“…Do đó, trong tình hình phòng thí nghiệm (PTN) tại Việt Nam, để giảm chi phí chế tạo, một số nhóm đã chế tạo hệ bóng thanh ở Việt Nam nhưng các kết quả đa phần chỉ được sử dụng cho hệ bóng thanh trục giữa [4], [7], [8]. Trong [4], một số tác giả đã áp dụng thành công các giải thuật phức tạp như LQR [9] hay trượt [10] cho hệ BTTL nhưng các tác giả trên sử dụng vi xử lí DSP TMS320F28335. Đây là một vi xử lí rất mắc tiền (khoảng 5 triệu VND/ board).…”

Fuzzy Controller from Experts’ Rules for Middle Axis Ball and Beam

“…The B&B system is a classic model in the automatic control industry, known for its complex and nonlinear properties [12]- [14]. Despite being a SIMO system (single input, multiple outputs), it is still a straightforward model for solving critical problems such as balancing ships and aircraft wings during landing [15], [16].…”