کنترل سطح دینامیکی بهبود یافته تطبیقی کلاسی از سیستم های غیرخطی نامعین در حضور هیسترزیس ورودی و جهت کنترلی نامعین

این مقاله به طراحی یک کنترل‌کننده سطح دینامیکی بهبود یافته تطبیقی برای کلاسی از سیستم‌های غیرخطی نامعین در حضور هیسترزیس ورودی و جهت کنترلی نامعین می‌پردازد. در ساختار پیشنهادی فرض می‌شود که توابع به ازای در دینامیک سیستم و هم‌چنین پارامترهای محدودیت ورودی نامعین هستند. لذا برای طراحی کنترل‌کننده، ابتدا توابع نامعین در دینامیک سیستم توسط سیستم فازی به عنوان یک تقریب‌زن خطی شناسایی می شود. سپس، کنترل‌کننده سطح دینامیکی بهبودیافته پیشنهادی بر اساس مدل فازی سیستم طراحی می‌گردد. در کنترل‌کننده پیشنهادی از تابع نوع ناسبام برای غلبه بر جهت کنترلی نامعین استفاده می‌شود. هم‌چنین برای حذف معضل انفجار جملات در روش پسگام و حذف حساسیت به ثابت زمانی فیلترها در روش کنترل سطح دینامیکی متداول، از مشتق‌گیر ردیابی غیرخطی برای محاسبه مشتق ورودی‌های مجازی استفاده می‌شود. بعلاوه با در نظر گرفتن نرم پارامترهای قابل تنظیم در مدل فازی به عنوان پارامتر تطبیقی، تعداد پارامترهای تطبیقی و در نتیجه حجم محاسبات برخط به میزان چشم‌گیری کاهش پیدا می‌کند. تحلیل پایداری کنترل‌کننده پیشنهادی تضمین می‌کند که تمامی سیگنال‌های سیستم حلقه بسته نهایتاً به صورت یکنواخت کراندار هستند. هم‌چنین قوانین تطبیقی برای تنظیم پارامترها به صورت برخط بر اساس روش لیاپانف پیشنهاد می‌گردند. نتایج شبیه‌سازی بر روی دو مثال عددی و کاربردی موید کارایی و عملکرد مناسب کنترل‌کننده پیشنهادی می‌باشند.

adaptive improved dynamic surface control for a class of uncertain nonlinear systems in the presence of input hysteresis and unknown control direction

this paper designs an adaptive improved dynamic surface controller for a class of uncertain nonlinear systems in the presence of input hysteresis and uncertain control direction. it is assumed that nonlinear functions in the system dynamics and parameters of the input nonlinearity are uncertain. at first, uncertain dynamics of the system is identified by the fuzzy system as a linear approximator. then, the proposed improved dynamic surface controller is designed. in the proposed controller, a nussbaum type function is used to deal with the uncertain control direction problem. also, for eliminating the “explosion of complexity” problem in the backstepping approach and sensitivity to the time constant of the filters in the dynamic surface control approach, a nonlinear tracking differentiator is used to obtain the virtual inputs derivative. furthermore, by considering the norm of the adjustable parameters as an adaptive parameter, number of adaptive parameters and consequently computational burden are decreased considerably. stability analysis of the proposed controller guarantees that all of the closed loop signals are uniformly ultimately bounded. also, adaptive laws for online tuning of adjustable parameters are proposed based on the lyapunov method. simulation results on two numerical and application examples verify the effectiveness and proper performance of the proposed controller.