21792

21792

پايدارسازي سيستم كليدزن غيرخطي با فيدبك غيراكيد و محدوديت ورودي و خروجي

كارشناسي ارشد

كنترل

1398/9/20

دكتر محمدرضا جاهد مطلق

برق

در اين تحقيق مساله پايدارسازي يك نوع سيستم كليدزن غيرخطي با فيدبك غيراكيد داراي محدوديت ورودي و خروجي با معيار زمان استقرار ميانگين بررسي شده است. يك سيستم غيرخطي با فيدبك غيراكيد يك حالت عمومي تر از سيستم غيرخطي با فيدبك اكيد است و در حالت كلي ممكن است در توابع خود تمامي حالت هاي سيستم را در برگيرد، كه كنترل و پايدارسازي اين سيستم ها را دشوارتر مي سازد. سيستم كنترل شده شامل حالت هاي غيرقابل اندازه ­گيري مي باشد. ابتدا يك تخمين گر كليدزن به منظور تخمين حالت هاي ناشناخته طراحي شده است. سپس از روش جداسازي متغير براي حل مساله فيدبك غيراكيد استفاده شده است. در گام سوم كنترل كننده پايدارساز با استفاده از روش پسگام طراحي شده است و به منظور جلوگيري از تجاوز خروجي از محدوده مجاز خود از توابع لياپانوف مرزي كمك گرفته شده است. همچنين به منظور جلوگيري از تجاوز ورودي از مرزهاي محدوديت از طراحي يك سيستم براي تخمين مرزهاي اشباع استفاده شده است. در قسمت بعد با استفاده از روش پايداري لياپانوف و زمان استقرار ميانگين اثبات شده است كه تمامي سيگنال هاي حلقه بسته محدود مي مانند و خروجي سيستم به سمت يك همسايگي از صفر همگرا مي شود. در نهايت دو مثال براي نشان دادن تاثير كنترل كننده طراحي­ شده آورده­ شده است. نتايج نشان مي دهند كه بر اساس روش پيشنهادي اين تحقيق، سيگنال ورودي از مرزهاي اشباع تعيين شده تجاوز نكرده است. همچنين سيگنال خروجي سيستم در مرزهاي تعيين شده محدود شده است.

1398/11/14

Stabilization for a class of switched non-strict-feedback nonlinear systems with input saturation and output constraint

12/11/2019 12:00:00 AM

This thesis proposes a method for stabilization and control of nonlinear switched non-strict-feedback systems subject to a mixture of real-world constraints in the form of input saturation, output limitations and non-observable states. Firstly, the input saturation is dealt with through an auxiliary design system, while the output constraint is handled via a barrier Lyapunov function. Secondly, a switched-state observer is constructed in order to estimate the system states. A variable separation approach is then utilized to overcome the difficulty of the non-strict-feedback structure. Thirdly, output feedback stabilizing controller is designed via the backstepping design principle. Finally, by applying the average dwell time switching method and the Lyapunov stability theory, it is proved that all the signals in the closed-loop switched system are bounded and the system outputs converge to a small neighbourhood of the origin. To evaluate the potentials of the proposed switched controller design method, two example are provided. The first one is a nonlinear dynamical system from the literature, illustrated to perform desirably in the presence of the mixed constraints. The second example shows the significance of this study from the practical point of view via focusing on a ship manoeuvring system. This system is represented in a non-strict-feedback dynamical form and controlled under various limitations. The results show the merits of the design approach.