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양지혁 (인하대학교) 이상용 (인하대학교) 김석윤 (인하대학교) 이영삼 (인하대학교) 권오규 (인하대학교)
저널정보
제어로봇시스템학회 제어로봇시스템학회 논문지 제어로봇시스템학회 논문지 제17권 제10호
발행연도
2011.10
수록면
1,006 - 1,013 (8page)

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In this paper, we propose an optimal posture control law for an unmanned bicycle by deriving linear bicycle model from fully nonlinear differential equations. We calculate each equilibrium point of a bicycle under any given turning radius and angular speed of rear wheel. There is only one equilibrium point when a bicycle goes straight, while there are a lot of equilibrium points in case of turning. We present an optimal equilibrium point which makes the leaning input minimum when a bicycle is turning. As human riders give rolling torque by moving center of gravity of a body, many previous studies use a movable mass to move center of gravity like humans do. Instead we propose a propeller as a new leaning input which generates rolling torque. The propeller thrust input makes bicycle model simpler and removes input magnitude constraint unlike a movable mass. The proposed controller can hold optimal equilibrium points using both steering input and leaning input. The simulation results on linear control for circular motion are demonstrated to show the validity of the proposed approach.
#unmanned bicycle #bicycle robot #bicycle dynamics #linear quadratic optimal control

목차

Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 자전거 모델
Ⅲ. 최적자세 선형화 과정
Ⅳ. LQ 제어기 설계
Ⅴ. 결론 및 향후과제
참고문헌

참고문헌 (29)

참고문헌 신청
1. [학술지(정기간행물)] - W. J. M. Rankine / 1869 / On the dynamical principles of the motion of velocipedes / The Engineer 28 : 79 ~ 175 google schola 2. [학술지(정기간행물)] - F. J. W. Whipple / 1899 / The stability of the motion of a bicycle / The Quarterly Journal of Pure and Applied Mathematics 30 (120) : 312 ~ 348 google schola 3. [학술지(정기간행물)] - R. E. Klein / 1989 / Using bicycles to teach system dynamics / IEEE Control Syst. Mag 9 (3) : 4 ~ 9 google schola 4. [학술지(정기간행물)] - V. Cerone / 2010 / Stabilization of a riderless bicycle / IEEE Control Syst. Mag 30 (5) : 23 ~ 32 google schola 5. [학술대회논문] - L. Guo / 2010 / A kind of bicycle robot dynamic modeling and nonlinear control / Proc. IEEE ICIA Conf : 1613 ~ 1617 google schola

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