طراحی کنترل‌کننده فازی-تطبیقی سطح دینامیکی مبتنی بر رویت‌گر برای دسته‌ای از سیستم‌های غیرخطی فیدبک صریح تأخیردار با ضریب کنترلی نامعلوم

نویسندگان

دانشگاه شیراز - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

چکیده

در این مقاله، یک کنترل‌کننده پس‌گام فازی-تطبیقی بر مبنای رویت‌گر برای دسته‌ای از سیستم‌های غیرخطی فیدبک صریح تأخیردار ارائه شده است. سیستم موردنظر دارای ضریب کنترلی نامعلوم، اغتشاش و توابع نامعین تأخیردار می‌باشد. هدف کنترل آن است که کنترل‌کننده به‌گونه‌ای طراحی شود که خروجی سیستم مقید مانده و با استفاده از منطق فازی، توابع نامعین سیستم بر اساس مکانیسم تطبیقی تخمین زده می‌شود. همچنین با استفاده از رویت‌گر مناسب، تخمینی از حالت‌های غیرقابل دسترس سیستم به دست می‌آید. برای غلبه بر مشکل انفجار محاسباتی ناشی از روش پس‌گام، از یک روش مبتنی بر لیاپانوف بنام کنترل سطح دینامیکی استفاده شده است که با ترکیب این روش با تابع ناسبام، مشکل نامعلوم بودن ضریب کنترل نیز برطرف می‌گردد و برای مقید ماندن خروجی سیستم نیز از تابع لیاپانوف محدودکننده استفاده شده است. کنترل‌کننده طراحی‌شده تضمین می‌کند که سیستم حلقه بسته پایدار مانده و خروجی سیستم ورودی مرجع را دنبال کرده و خطای سیستم، مقداری کوچک در نزدیکی صفر باقی خواهد ماند و نهایتاً خطای سیستم، پایدار یکنواخت شبه‌فراگیر خواهد شد. نتایج شبیه‌سازی بر روی یک سیستم غیرخطی تأخیردار با شرایط بیان‌شده قابلیت‌های روش پیشنهادی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Observer-based Adaptive-Fuzzy DSC of Strict-Feedback Nonlinear Delayed Systems with Unknown Control Direction

نویسندگان [English]

  • F. Shojaei
  • M. M. Arefi
  • A. Khayatian
School of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

In this paper, an observer-based adaptive fuzzy back-stepping controller for a class of strict-feedback nonlinear delayed systems with unknown control coefficientis proposed. The system has unknown delayed nonlinear terms and unknown disturbances. The goal is to design an appropriate controller such that the system output tracks the desired trajectory with prescribed bounds while the closed-loop signals remain bounded. An adaptive mechanism is designed such that by using Fuzzy approximators, the unknown functions are approximated via adaptation laws. In addition, an observer is designed such that immeasurable states are estimated. In order to avoid the “explosion of complexity” that exists in traditional back-stepping controllers, the so-called Dynamic Surface Control is used at each steps of the traditional back-stepping approach. Furthermore, Barrier Lyapunov function is employed to consider constraints on the system output. Besides, Nussbaum function is utilized to address the unknown control gain problem. The proposed adaptive controller guarantees that all signals in the closed-loop are semi-globally uniformly ultimately bounded (SGUUB). Finally, simulation results on a delayed nonlinear system with unknown control coefficient confirm the effectiveness of the proposed approach.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adaptive fuzzy controller
  • nonlinear systems
  • back-stepping
  • dynamic surface control
  • barrier Lyapunov function
  • time delay
  • unknown control coefficient
  • Stability analysis