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Journal Européen des Systèmes Automatisés

1269-6935
Revues des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 43/1-2 - 2009  - pp.197-216  - doi:10.3166/jesa.43.197-216
TITRE
Commande d'un pendule inversé 3D par asservissement visuel

TITLE
Vision based control of a 3D inverted pendulum

RÉSUMÉ
Cet article présente une stratégie de stabilisation d'un pendule inversé 3D utilisant l'information fournie par une caméra CCD à bas coût. A chaque instant d'échantillonnage de la vision, la commande agit dans le plan du pendule, ce qui permet de transformer le problème 3D en un problème 2D. Deux boucles de retour sont alors définies. La première traite les informations échantillonnées et retardées délivrées par le système de vision. Le traitement vise à réaliser un modèle stable et linéaire du pendule bouclé sans aucune approximation et à en reconstruire l'état continu à l'aide d'un observateur spécifique appelé observateur continu par morceaux (OCM). La seconde boucle vise à stabiliser l'ensemble chariot-pendule, selon une commande utilisant une fonction de Lyapunov. Les simulations et les essais sur plate-forme réelle illustrent les performances de cette méthode.


ABSTRACT
This paper presents a stabilization control system of a 3D inverted pendulum. The challenge is to realize a control via remote sensing based on a low cost CCD camera. The proposed method transforms the 3D problem into a 2D one by choosing a new balancing plane for the pendulum at each camera's sampling instant. For a given plane, two feedback loops are considered. The first one, which is an observation loop, processes the delayed and sampled angle information delivered by the artificial vision system so as to set up a linear and stable model of the pendulum (without any approximations) and to reconstitute its continuous state by means of a specific observer called Piecewise Continuous reduced-order Luenberger Observer(PCO). The second loop, which is a stabilisation loop, makes use of a Lyapunov function based control in order to stabilise the cart-pendulum system. Simulations and experimental results illustrate the method's performance.


AUTEUR(S)
Haoping WANG, Christian VASSEUR, Vladan KONCAR, Afzal CHAMROO

MOTS-CLÉS
pendule inversé 3D, asservissement visuel, système continu à fonctionnement par morceaux, OCM.

KEYWORDS
3D inverted pendulum, visual servoing, piecewise continuous system, PCO.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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