以DSP為核心的旋轉型倒單擺之模糊監督控制

Fuzzy Supervisory Control of DSP-Based Rotary Inverted Pendulum

本論文研究旋轉型倒單擺的甩上及平衡控制。所使用的控制器為 DSP 晶片，程式下載後即可單獨執行，稱為以DSP 為核心的旋轉型倒單擺。旋轉型倒單擺是一種非線性且不穩定系統，時常作為控制課程或機電整合課程的教具。一般的控制分成兩段式，開始先將單擺甩上到平衡點附近，接著使用平衡穩定控制，使單擺在平衡點維持穩定平衡。本論文也採用兩段式控制，甩上與平衡各提出新穎的控制方法，並加以證明其正確性。甩上控制方面，本論文提出左右甩上法則，其創意如同盪鞦韆的方式。當鞦韆在高點靜止時，再推動鞦韆，這時可以將能量完全提供給系統。平衡穩定控制方面，本論文提出模糊監督控制，這個方法如同單手頂一支棍子並維持平衡不掉下來的方式。最後本論文使用 C 語言完成控制程式，並實驗測試系統的執行。由實驗結果可以支持所提理論的正確性與成效。本作品非常適合作為大專院校的專題教材與教具，透過實驗方式可以使學生更加理解控制的精神與研究方法。

This paper proposes a DSP-based rotary inverted pendulum system.The system is nonlinear and inherently unstable. The appropriate controllercan swing and balance the pendulum. This study uses the backwardand forward control law to swing the pendulum upward. The fuzzysupervisory control was used to balance the pendulum. The fuzzy supervisorycontrol includes the fuzzy stabilizing control and fuzzy target angletuning. The stability of the control scheme was also analyzed. The ro- tary inverted pendulum control system is frequently used as an educationalcontrol tool. The results of this study can be used for fuzzy control education.