Placement of input and output in given sets for one class of systems

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

In [3, 15], a control method providing the nonlinear plant inputs and outputs in given sets is proposed. The main theorems of these studies are valid for SISO and MIMO systems with arbitrary relative degree. However, constructive algorithms for control law design are proposed for systems with unit relative degree only. In this study, the above-mentioned results are extended to a class of SISO systems with arbitrary relative degree and stable internal dynamics. For such a class of systems, a new control law providing the plant inputs and outputs in given sets is proposed that ensures compensation of both parametric uncertainty and exogeneous perturbation. In such a solution, the control signal boundedness is guaranteed explicitly by using a smooth nonlinearity in the control law, which prelimitly approximates the saturation function, and when the control signal amplitude is not enough to keep the system output in a given set, the proposed solution dynamically changes the given set for the system output, which allows one to avoid the feedback signal discontinuities. The theoretical results are validated via numerical experiments and can be applied, for example, to control position and Euler angles of solid bodies.

Sobre autores

Anton Glushchenko

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: aiglush@ipu.ru
Moscow

Konstantin Lastochkin

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: lastconst@ipu.ru
Moscow

Bibliografia

  1. ФУРТАТ И.Б., ГУЩИН П.А. Управление динамическимиобъектами с гарантией нахождения регулируемого сигна-ла в заданном множестве // Автоматика и телемеханика. –2021. – №4. – С. 121–139.
  2. ФУРТАТ И.Б., ГУЩИН П.А., КОПЫСОВА Е.А. Нелиней-ные законы управления, построенные на базе линейныхс использованием нечетных функций // Управление больши-ми системами. – 2023. – Вып. 102. – С. 58–75.
  3. ФУРТАТ И.Б., ГУЩИН П.А., НГУЕН Б.Х. Управление ди-намическими системами при ограничениях на входные и вы-ходные сигналы // Автоматика и телемеханика. – 2023. –№4. – С. 45–63.
  4. ХАЛИЛ Х.К. Нелинейные системы. – М.–Ижевск: НИЦ«Регулярная и хаотическая динамика», Институт компью-терных исследований, 2009. – 830 с.
  5. ЦЫКУНОВ А.М. Робастное управление с компенсациейвозмущений. – М.: Физматлит, 2012. – 300 с.
  6. BECHLIOULIS C.P., THEODORAKOPOULOS A.,ROVITHAKIS G.A. Output feedback stabilization withprescribed performance for uncertain nonlinear systemsin canonical form // Proc. of the 52nd IEEE Conf. on Decisionand Control. – Florence: IEEE, 2013. – P. 5084–5089.
  7. BECHLIOULIS C.P., ROVITHAKIS G.A. Adaptive controlwith guaranteed transient and steady state tracking errorbounds for strict feedback systems // Automatica. – 2009. –Vol. 45, No. 2. – P. 532–538.
  8. BECHLIOULIS C.P., ROVITHAKIS G.A. A low-complexityglobal approximation-free control scheme with prescribedperformance for unknown pure feedback systems //Automatica. – 2014. – Vol. 50, No. 4. – P. 1217–1226.
  9. BECHLIOULIS C.P., ROVITHAKIS G.A. Prescribedperformance adaptive control of SISO feedback linearizablesystems with disturbances // Proc. of 16th MediterraneanConf. on Control and Automation. – Corsica: IEEE, 2008. –P. 1035–1040.
  10. BECHLIOULIS C.P., ROVITHAKIS G.A. Robust adaptivecontrol of feedback linearizable MIMO nonlinear systems withprescribed performance // IEEE Trans. on Automatic Control. –2008. – Vol. 53, No. 9. – P. 2090–2099.
  11. BECHLIOULIS C.P., ROVITHAKIS G.A. Robust partial-statefeedback prescribed performance control of cascade systemswith unknown nonlinearities // IEEE Trans. on AutomaticControl. – 2011. – Vol. 56, No. 9. – P. 2224–2230.
  12. BIKAS L.N., ROVITHAKIS G.A. Prescribed performanceunder input saturation for uncertain strict-feedback systems:A switching control approach // Automatica. – 2024. –Vol. 165. – P. 111663.
  13. BU X. Prescribed performance control approaches,applications and challenges: A comprehensive survey // AsianJournal of Control.–2023. – Vol. 25, No. 1. – P. 241–261.
  14. FOTIADIS F., ROVITHAKIS G.A. Input-constrainedprescribed performance control for high-order mimo uncertainnonlinear systems via reference modification // IEEE Trans. onAutomatic Control. – 2024. – Vol. 69, No. 5. – P. 3301–3308.
  15. FURTAT I.B., GUSHCHIN P.A., NGUYEN B.H. Nonlinearcontrol providing the plant inputs and outputs in given sets //European Journal of Control. – 2024. – Vol. 76. – P. 100944.
  16. GLUSHCHENKO A., LASTOCHKIN K., ABRAMENKOV A.et al. Robust Attitude Control of Underwater Unmanned Vehiclewith Estimation and Compensation of Matched Uncertainty //Proc. of the 5th Int. Conf. on Control Systems, MathematicalModeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). –Lipetsk: IEEE, 2023. – P. 58–63.
  17. GLUSHCHENKO A., LASTOCHKIN K. Neural network-based direct model reference adaptive control of quadrotorattitude // Proc. of the 16th Int. Conf. on Stability andOscillations of Nonlinear Control Systems (Pyatnitskiy’sConference). – Moscow: IEEE, 2022. – P. 1–4.
  18. GLUSHCHENKO A., LASTOCHKIN K. Neural NetworkBased Parameter Uncertainty Compensation to SolveQuadrotor Trajectory Tracking Problem // Proc. of the4th Int. Conf. on Control Systems, Mathematical Modeling,Automation and Energy Efficiency (SUMMA). – Lipetsk:IEEE, 2022. – P. 443–448.
  19. ISIDORI A. Nonlinear control systems: an introduction. –Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1985. – 312 p.
  20. JI R., LI D., MA J. et al. Saturation-tolerant prescribedcontrol of MIMO systems with unknown control directions //IEEE Trans. on Fuzzy Systems. – 2022. – Vol. 30, No. 12. –P. 5116–5127.
  21. SUN K., QIU J., KARIMI H.R. et al. A novel finite-timecontrol for nonstrict feedback saturated nonlinear systems withtracking error constraint // IEEE Trans. on Systems, Man, andCybernetics: Systems. – 2019. – Vol. 51, No. 6. – P. 3968–3979.
  22. TORNAMBE A. High-gain observers for non-linear systems //Int. Journal of Systems Science. – 1992. – Vol. 23, No. 9. –P. 1475–1489.
  23. TRAKAS P.S., BECHLIOULIS C.P. Adaptive PerformanceControl for Input Constrained MIMO Nonlinear Systems //IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics: Systems. –2024. – P. 1–8. Early Access.
  24. TRAKAS P.S., BECHLIOULIS C.P. Approximation-freeadaptive prescribed performance control for unknown SISOnonlinear systems with input saturation // Proc. of the 61stConf. on Decision and Control (CDC). – Cancun: IEEE, 2022. –P. 4351–4356.
  25. UTKIN V., POZNYAK A., ORLOV Y.V. et al. Road map forsliding mode control design. – Berlin/Heidelberg, Germany:Springer International Publishing, 2020. – 127 p.
  26. WEI C., CHEN Q., LIU J. et al. An overview of prescribedperformance control and its application to spacecraft attitudesystem // Proc. of Institution of Mechanical Engineers, Part I:Journal of Systems and Control Engineering. – 2021. – Vol. 235,No. 4. – P. 435–447.
  27. WEN C., ZHOU J., LIU Z. et al. Robust adaptive control ofuncertain nonlinear systems in the presence of input saturationand external disturbance // IEEE Trans. on AutomaticControl. – 2011. – Vol. 56, No. 7. – P. 1672–1678.
  28. XIE H., JING Y., DIMIROVSKI G.M. et al. Adaptive fuzzyprescribed time tracking control for nonlinear systems withinput saturation // ISA Trans. – 2023. – Vol.143. – P. 370–384.
  29. YANG Y., TAN J., YUE D. Prescribed performance trackingcontrol of a class of uncertain pure-feedback nonlinear systemswith input saturation // IEEE Trans. on Systems, Man, andCybernetics: Systems. – 2018. – Vol. 50, No. 5. – P. 1733–1745.
  30. YAO Y. ET AL. Flexible prescribed performance outputfeedback control for nonlinear systems with input saturation //IEEE Trans. on Fuzzy Systems. – 2024. – P. 1-10. Early Access.
  31. YONG K., CHEN M., SHI Y. et al. Flexible performance-based robust control for a class of nonlinear systems with inputsaturation // Automatica. – 2020. – Vol. 122. – P. 109268.
  32. ZHENG Z., FEROSKHAN M. Path following of a surfacevessel with prescribed performance in the presence of inputsaturation and external disturbances // IEEE/asmE Trans. onMechatronics. – 2017. – Vol. 22, No. 6. – P. 2564–2575.
  33. ZHOU J., WEN C. Robust adaptive control of uncertainnonlinear systems in the presence of input saturation // IFACProc. Volumes. – 2006. – Vol. 39, No. 1. – P. 149–154.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».