طراحی همزمان کنترل‌کننده پیش‌بین مدل ∞h و سیگنال کلیدزنی زمان اقامت ماندگار برای کلاسی از سیستم‌های کلیدزنی غیرخطی با وجود زیرسیستم‌های پایدارناپذیر

در این مقاله، طراحی همزمان کنترل پیش‌بین مدل و سیگنال کلیدزنی زمان اقامت ماندگار برای کلاسی از سیستم‌های کلیدزنی غیرخطی زمان گسسته مورد بررسی قرار می‌گیرد. در طرح پیشنهادی، فرض پایداری تمامی زیرسیستم‌ها حذف می‌شود. همچنین، عملکرد h∞ روش معرفی شده در برابر اغتشاشات خارجی تضمین می‌گردد. برای تضمین پایداری با وجود ویژگی‌های مذکور، یک تابع لیاپانوف چندگانه تعریف می‌گردد. همچنین، دو نوع تابع هزینه متفاوت شامل تابع هزینه با افق محدود برای زیرسیستم‌های پایدارناپذیر و تابع هزینه با افق نامحدود برای زیرسیستم‌های پایدارپذیر پیشنهاد گردیده است. مساله کنترل توسعه داده شده به یک مساله بهینه‌سازی در قالب ناتساوی‌های ماتریسی خطی فرمول‌بندی می‌گردد که با حل آنها بهره کنترل به دست آورده می‌شود. با توجه به موجود بودن محدودیت‌های متعدد ناشی از توابع هزینه و شرایط پایداری در ناتساوی‌های ماتریسی مذکور، یک توالی حل برای مساله بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است که در هر مرحله تعدادی از این محدودیت‌ها اعمال می‌گردند به گونه‌ای که نرخ تغییرات انرژی در زیر سیستم‌های مختلف قابل تنظیم باشد و پایداری مجانبی کل سیستم تضمین گردد. با استفاده از رویکرد معرفی شده، جنبه‌های محافظه‌کارانه سایر طرح‌های پیش‌بین مدل که در آن‌ها سیگنال‌ کلیدزنی دلخواه و تابع لیاپانوف کلیدزنی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کاهش داده می‌شوند. در نهایت، برای اعتبارسنجی طرح پیشنهادی، یک سیستم شیمیایی توسعه داده می‌شود و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

simultaneous design of h∞ model predictive controller and persistent dwell time switching signal for a class of nonlinear switched systems with unstabilizable sub-systems

in this paper, simultaneous design of the model predictive control and persistent dwell time switching signal is investigated for a class of discrete-time nonlinear switched systems. in the proposed design, the assumption of stabilizability of all sub-systems is removed. the suggested methodology introduces an online framework that guarantees the h∞ performance against external disturbances. multiple lyapunov functions are used to ensure the overal stability of the control system. also, two different types of cost functions are defined, including cost function with finite predictive horizon for unstabilizable sub-systems and cost function with infinite predictive horizon for stabilizable sub-systems. the sequence of applying constraints in the developed lmi problem is chosen in such a way that the rate of energy variations in different sub-systems can be adjusted and the asymptotic stability of the whole system is guaranteed. this design reduces the conservative aspects of other model predictive schemes in which arbitrary switching signal and switched lyapunov function are used. finally, to validate the proposed design, a chemical system is developed, and the performance of the proposed design is evaluated.