سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

طراحی یک کنترل کننده دو وضعیتی تطبیقی جدید بر اساس تابع مانع و کاربرد آن در همزمان سازی سیستم های غیرخطی مرتبه بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه آموزش برق، هنرستان امیرکبیر آبیک، قزوین، ایران.
چکیده
در این مقاله، یک کنترل کننده تطبیقی بر اساس تابع مانع برای سیستم های غیرخطی مرتبه بالا با در نظر گرفتن نامعینی ها طراحی شده است. بر این اساس در این مقاله از یک کنترل کننده مود لغزشی استفاده شده است که می تواند همزمان همگرایی مجانبی ایجاد کرده و با اغتشاشات مقابله کند. اشکالات اصلی کنترل کننده مود لغزشی را می توان همگرایی مجانبی، پدیده چترینگ، اشباع محرک، تخمین بهره کنترلی ​​و عدم مقابله با عدم قطعیت های متغیر با زمان در نظر گرفت. در این مقاله از کنترل کننده مود لغزشی برای مقابله با پدیده همگرایی مجانبی و چترینگ و از تابع مانع برای غلبه بر عدم قطعیت های متغیر با زمان استفاده شده است. از مزایای روش پیشنهادی می توان به حذف پدیده چترینگ، همگرایی در زمان محدود، سازگاری با عدم قطعیت های متغیر با زمان، عدم استفاده از تخمین و عدم نیاز به اطلاعات در مورد حد بالای اغتشاشات اشاره کرد. تجزیه و تحلیل پایداری نشان می دهد که در کنترل‌کننده پیشنهادی، خطاهای ردیابی به ناحیه همگرایی در محدوده صفر نزدیک شده و همگرایی سریع‌تری را ارائه می‌کند. در نهایت، برای اثبات کارایی کنترل‌کننده، بر اساس تئوری همزمان سازی آشوبی، کنترل‌کننده پیشنهادی را بر روی یک سیستم فوق آشوبی جدید 5 بعدی اعمال می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهد که کنترل‌کننده پیشنهادی، علی‌رغم اغتشاشات اعمال‌شده به سیستم، همگرایی در زمان محدود را فراهم و پدیده چترینگ را حذف می‌کند.
کلیدواژه‌ها

1 ] B. Xiao, Q. Hu, and Y. Zhang, "Adaptive sliding mode fault tolerant attitude tracking control for flexible spacecraft under actuator saturation," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 20, no. 6, pp. 1605-1612, 2011.
[ 2 ] M. Polycarpou ,J. Farrell, and M. Sharma, "On-line approximation control of uncertain nonlinear systems: issues with control input saturation," in Proceedings of the 2003 American Control Conference, 2003., 2003, vol. 1: IEEE, pp. 543-548 .
[ 3 ] Y.-S. Zhong, "Globally stable adaptive system design for minimum phase SISO plants with input saturation," Automatica, vol. 41, no. 9, pp. 1539-1547, 2005.
[ 4 ] J. Zheng and M. Fu, "Saturation control of a piezoelectric actuator for fast settling-time performance," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 21, no. 1, pp. 220-228, 2011.
] V. Kapila and K. Grigoriadis, Actuator saturation control. CRC Press, 2002.
[ 6 ] J. Sun and C. Liu, "Distributed fuzzy adaptive backstepping optimal control for nonlinear multimissile guidance systems with input saturation," IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 27, no. 3, pp. 447-461, 2018.
[ 7 ] Z. Zheng and L. Sun, "Path following control for marine surface vessel with uncertainties and input saturation," Neurocomputing, vol. 177 ,pp. 158-167, 2016.
[ 8 ] J. Du, X. Hu, and Y. Sun, "Adaptive robust nonlinear control design for course tracking of ships subject to external disturbances and input saturation," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 50, no. 1, pp. 193-202, 2017.
[ 9 ] Q. Zhou, L. Wang, C. Wu, H. Li, and H. Du, "Adaptive fuzzy control for nonstrict-feedback systems with input saturation and output constraint," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 47, no. 1, pp. 1-12, 2016 .
[ 10 ] T. Hu, A. R. Teel, and L. Zaccarian, "Regional anti-windup compensation for linear systems with input saturation," in Proceedings of the 2005, American Control Conference, 2005., 2005: IEEE, pp. 3397-3402 .
[ 11 ] Y. Liu, Z. Zhao, and F. Guo, "Adaptive Lyapunov-based backstepping control for an axially moving system with input saturation," IET Control Theory & Applications, vol. 10, no. 16, pp. 2083-2092, 2016.
[ 12 ] M. Chen and J. Yu, "Adaptive dynamic surface control of NSVs with input saturation using a disturbance observer," Chinese Journal of Aeronautics, vol. 28, no. 3, pp. 853-864, 2015.
[ 13 ] S. Gao, B. Ning, and H. Dong, "Fuzzy dynamic surface control for uncertain nonlinear systems under input saturation via truncated adaptation approach ",Fuzzy Sets and Systems, vol. 290, pp. 100-117, 2016.
[ 14 ] A. Ferrara and M. Rubagotti, "A sub-optimal second order sliding mode controller for systems with saturating actuators," IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 54, no. 5, pp. 1082-1087, 2009.
[ 15 ] S. Sadala and B. Patre, "A new continuous sliding mode control approach with actuator saturation for control of 2-DOF helicopter system," ISA transactions, vol. 74, pp. 165-174, 2018.
[ 16 ] Q. Hu, G. Ma, and L. Xie, "Robust and adaptive variable structure output feedback control of uncertain systems with input nonlinearity," Automatica, vol. 44, no. 2, pp. 552-559, 2008.
[ 17 ] S. Wang, Y. Gao, J. Liu, and L. Wu, "Saturated sliding mode control with limited magnitude and rate," IET Control Theory & Applications, vol. 12, no. 8, pp. 1075-1085, 2018.
[ 18 ] X. Shao, G. Sun, W. Yao, J. Liu, and L. Wu, "Adaptive Sliding Mode Control for Quadrotor UAVs with Input Saturation," IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2021.
[ 19 ] H. Liu, Q. Cheng, J. Xiao, and L .Hao, "Data-driven adaptive integral terminal sliding mode control for uncertain SMA actuators with input saturation and prescribed performance," ISA transactions, 2021.
[ 20 ] A. Mousavi and A. H. Markazi, "A predictive approach to adaptive fuzzy sliding-mode control of under-actuated nonlinear systems with input saturation," International Journal of Systems Science, vol. 52, no. 8, pp. 1599-1617, 2021.
[ 21 ] Z. Chen, X. Wang, and Y. Cheng, "Adaptive finite-time disturbance observer-based recursive fractional-order sliding mode control of redundantly actuated cable driving parallel robots under disturbances and input saturation," Journal of Vibration and Control, p. 10775463211051460, 2021.
[ 22 ] C. Li, F. Zhao, C. Liu, L. Lei, and J. Zhang, "A hyperchaotic color image encryption algorithm and security analysis," Security and Communication Networks, vol. 2019, 2019.
[ 23 ] P. K. Muhuri, Z. Ashraf, and S. Goel, "A novel image steganographic method based on integer wavelet transformation and particle swarm optimization," Applied Soft Computing, vol. 92, p. 106257, 2020.
[ 24 ] A. Armghan et al., "Barrier Function Based Adaptive Sliding Mode Controller for a Hybrid AC/DC Microgrid Involving Multiple Renewables," Applied Sciences, vol. 11, no. 18, p. 8672, 2021.
[ 25 ] L. Wang, T. Dong, and M.-F. Ge, "Finite-time synchronization of memristor chaotic systems and its application in image encryption," Applied Mathematics and Computation, vol. 347, pp. 293-305, 2019/04/15/ 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.amc.2018.11.017.
[ 26 ] W. Kwon, B. Koo, and S. Lee, "Integral-based event-triggered synchronization criteria for chaotic Lur’e systems with networked PD control," Nonlinear Dynamics, vol. 94, no. 2, pp. 991-1002, 2018.
[ 27 ] J.-J. E. Slotine and W. Li, Applied nonlinear control (no. 1). Prentice hall Englewood Cliffs, NJ, 1991.
[ 28 ] Y. Pan, C. Yang, L. Pan, and H. Yu, "Integral sliding mode control: performance, modification, and improvement," IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 14, no. 7, pp. 3087-3096 ,
2017 .
[ 29 ] H. Obeid, L. M. Fridman, S. Laghrouche, and M. Harmouche, "Barrier function-based adaptive sliding mode control," Automatica, vol. 93, pp. 540-544, 2018

  • تاریخ دریافت 21 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 21 تیر 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1400