Расположение в заданных множествах управления и выхода одного класса систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В публикациях [3, 15] предложен метод управления нелинейными системами с гарантией нахождения регулируемой переменной и управления в заданных множествах. Основные теоремы этих работ справедливы для одномерных и многомерных систем с произвольной относительной степенью. Однако конструктивные алгоритмы синтеза управления предложены для систем с единичной относительной степенью. В этой работе упомянутые результаты расширяются на класс одномерных систем, имеющих произвольную относительную степень и устойчивую внутреннюю динамику. Для такого класса систем предложен новый закон управления, позволяющий обеспечить компенсацию параметрической неопределенности и сигнальных возмущений совместно с нахождением регулируемой переменной и управления в заданных множествах. При этом ограничение на сигнал управления доставляется явно путем использования в законе управления гладкой нелинейности, которая допредельно аппроксимирует функцию насыщения, а при недостатке ресурса управления полученное решение позволяет динамически изменять множество ограничений на регулируемый выход, устраняя таким образом разрывы в обратной связи. Теоретические результаты иллюстрируются с помощью математического моделирования на примере системы второго порядка и могут применены, например, в задачах управления пространственными и угловыми координатами твердых тел.

Об авторах

Антон Игоревич Глущенко

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: aiglush@ipu.ru
Москва

Константин Андреевич Ласточкин

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: lastconst@ipu.ru
Москва

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).