การวิเคราะห์เทียบสมรรถนะการควบคุมแบบ LQR ระหว่างแบบจำลองลูกตุ้มกลับหัวเชิงเส้นและแบบจำลองไม่เชิงเส้นทางเวลาไม่ต่อเนื่อง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นำเสนอการวิเคราะห์และประเมินสมรรถนะของตัวควบคุมแบบ Linear Quadratic Regulator (LQR) ซึ่งสังเคราะห์จากแบบจำลองเชิงเส้น แล้วนำไปประยุกต์ใช้ในการรักษาเสถียรภาพของระบบลูกตุ้มกลับหัวบนรถขับเคลื่อนที่มีพลวัตไม่เชิงเส้นในกรอบเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง โดยมุ่งศึกษาผลกระทบของความไม่เป็นเชิงเส้นที่มีต่อความแม่นยำและความทนทานของระบบ ผ่านการจำลองเปรียบเทียบการตอบสนองระหว่างแบบจำลองเชิงเส้นและไม่เป็นเชิงเส้นที่มุมเริ่มต้น 15 องศา และ 30 องศา ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า ที่มุมเริ่มต้น 15 องศา การตอบสนองของทั้งสองแบบจำลองมีความสอดคล้องกัน ในขณะที่ที่มุมเริ่มต้น 30 องศา พบความแตกต่างของพฤติกรรมระบบอันเกิดจากอิทธิพลของความไม่เชิงเส้น โดยตำแหน่งของรถ, มุมของลูกตุ้ม และ ความเร็วของรถ มีความแตกต่างสูงสุดประมาณร้อยละ 25, 18 และ 14 ตามลำดับ เมื่อเทียบกับผลที่ได้จากแบบจำลองเชิงเส้น อย่างไรก็ตาม ตัวควบคุม LQR ยังสามารถรักษาเสถียรภาพของระบบและนำระบบเข้าสู่จุดสมดุลได้ ผลการศึกษานี้สะท้อนให้เห็นถึงขอบเขตความเหมาะสมของการใช้แบบจำลองเชิงเส้นเพื่อออกแบบตัวควบคุม และชี้ให้เห็นแนวทางการต่อยอดสู่การประยุกต์ใช้เทคนิคการควบคุมสมัยใหม่ในลักษณะ Data-driven หรือปัญญาประดิษฐ์ เพื่อยกระดับสมรรถนะการควบคุมให้รองรับระบบที่มีพลวัตซับซ้อนและลดความคลาดเคลื่อนระหว่างแบบจำลองกับระบบจริงได้ดียิ่งขึ้น
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์เป็นของวารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
เอกสารอ้างอิง
T. Abut, “An inverted pendulum system control with fuzzy linear quadratic regulator method: Experimental validation,” Computers, Materials and Continua, vol. 85, no. 2, pp. 4023–4042, 2025.
W. Chu and Y. Q. Wang, “Vibration control of a flexible inverted pendulum using the planned flywheel motion,” Journal of Sound and Vibration, vol. 569, Art. no. 117975, 2024.
S. J. Chacko, N. P. C. and R. J. Abraham, “Optimizing LQR controllers: A comparative study,” Results in Control and Optimization, vol. 14, Art. no. 100387, 2024.
G. Gao, L. Xu, T. Huang, X. Zhao and L. Huang, “Reduced-order observer-based LQR controller design for rotary inverted pendulum,” CMES—Computer Modeling in Engineering and Sciences, vol. 140, no. 1, pp. 305–323, 2024.
Q. Zhu, C. Lei, B. Shi, J. Zhang and J. Wang, “Model-free robust underactuated control of inverted pendulums,” Journal of the Franklin Institute, vol. 362, no. 13, Art. no. 107911, 2025.
Y. Iwanaga and Y. Fujimoto, “Enhancing computational efficiency of iLQR and DDP via the parametric representation of control inputs,” Results in Control and Optimization, vol. 20, Art. no. 100587, 2025.
Y. Qu, Z. Liu, and L. Cai, “Simultaneous planning and executing (SPAE) control for a fourth-order underactuated inverted pendulum with double-layer asynchronous convergence,” ISA Transactions, vol. 163, pp. 162–171, 2025.
L. Nisar, M. H. Koul and B. Ahmad, “Controller design aimed at achieving the desired states in a 2-DOF rotary inverted pendulum,” IFAC-PapersOnLine, vol. 57, pp. 256–261, 2024.
G. S. Menon, T. Vinopraba, J. Lithika and S. Kannan, “Convex optimisation based real time predictive control using a novel warm start technique,” IFAC-PapersOnLine, vol. 57, pp. 71–76, 2024.
B. Czaplewski, M. Bocian, and J. H. G. Macdonald, “Calibration of inverted pendulum pedestrian model for laterally oscillating bridges based on stepping behaviour,” Journal of Sound and Vibration, vol. 572, Art. no. 118141, 2024.
K. Ogata, Modern Control Engineering. Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice Hall, 2010.
