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Swing-Up of a Weakly Actuated Double Pendulum via Nonlinear Normal Modes

Sachtler, Arne und Calzolari, Davide und Raff, Maximilian und Schmidt, Annika und Wotte, Yannik P. und Della Santina, Cosimo und Remy, C. David und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2024) Swing-Up of a Weakly Actuated Double Pendulum via Nonlinear Normal Modes. In: 2024 European Control Conference, ECC 2024, Seiten 2392-2398. IEEE. European Control Conference (ECC) 2024, 2024-06-25 - 2024-06-28, Stockholm, Sweden. doi: 10.23919/ECC64448.2024.10590854. ISBN 978-390714410-7.

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977kB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10590854

Kurzfassung

We identify the nonlinear normal modes spawning from the stable equilibrium of a double pendulum under gravity, and we establish their connection to homoclinic orbits through the unstable upright position as energy increases. This result is exploited to devise an efficient swing-up strategy for a double pendulum with weak, saturating actuators. Our approach involves stabilizing the system onto periodic orbits associated with the nonlinear modes while gradually injecting energy. Since these modes are autonomous system evolutions, the required control effort for stabilization is minimal. Even with actuator limitations of less than 1% of the maximum gravitational torque, the proposed method accomplishes the swing-up of the double pendulum by allowing sufficient time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205592/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Swing-Up of a Weakly Actuated Double Pendulum via Nonlinear Normal Modes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sachtler, ArneArne.Sachtler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4974-4134NICHT SPEZIFIZIERT
Calzolari, DavideDavide.Calzolari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0165-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Raff, Maximilianmaximilian.raff (at) inm.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201164762150
Wotte, Yannik P.y.p.wotte (at) utwente.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Della Santina, CosimoC.DellaSantina (at) tudelft.nlhttps://orcid.org/0000-0003-1067-1134NICHT SPEZIFIZIERT
Remy, C. Daviddavid.remy (at) inm.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074164762152
Datum:27 Juni 2024
Erschienen in:2024 European Control Conference, ECC 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.23919/ECC64448.2024.10590854
Seitenbereich:Seiten 2392-2398
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Johansson, Karlkallej (at) kth.seNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rantzer, Andersanders.rantzer (at) control.lth.seNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE
ISBN:978-390714410-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Nonlinear Modes Double Pendulum Periodic Orbits Motors Control
Veranstaltungstitel:European Control Conference (ECC) 2024
Veranstaltungsort:Stockholm, Sweden
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 Juni 2024
Veranstaltungsende:28 Juni 2024
Veranstalter :European Control Association (EUCA)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Roboterdynamik & Simulation [RO], R - Laufroboter/Lokomotion [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Sachtler, Arne
Hinterlegt am:01 Aug 2024 21:53
Letzte Änderung:03 Sep 2024 09:54

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