كنترل سطح ديناميكي دسته‌اي از سيستم‌هاي غيرخطي نامعين در حضور اشباع عملگر و اغتشاش خارجي نامعين

Dynamic Surface Control of a Class of Uncertain Nonlinear Systems in the Presence of Actuator Saturation and Unknown External Disturbance

يكي از متداول‌ترين محدوديت‌هاي حاكم بر ورودي سيستم، اشباع عملگر است. در اين مقاله، يك روش كنترل سطح ديناميكي براي دسته‌اي از سيستم‌هاي غيرخطي نامعين در حضور اشباع عملگر و اغتشاش خارجي نامعين ارائه مي‌شود. در روش پيشنهادي، شبكه موجك تطبيقي چند ورودي- چند خروجي به‌عنوان يك تقريب‌زن غيرخطي در پارامتر، بدون نياز به هيچ نوع دانش اوليه‌اي، براي تقريب ديناميك نامعين سيستم طراحي مي‌گردد. پارامترهاي شيفت و بسط موجك‌ها و وزن‌هاي شبكه به‌ صورت بهنگام بر اساس قوانين تطبيقي به‌روزرساني مي‌شوند. محدوديت غير هموار و غيرخطي اشباع حاكم بر عملگر، توسط يك تابع همواري از سيگنال ورودي تقريب زده مي‌شود. هم‌چنين، يك رؤيتگر اغتشاش غير خطي جهت تخمين اغتشاش خارجي نامعين طراحي مي‌گردد. سپس، كنترل سطح ديناميكي مبتني بر رؤيتگر اغتشاش غيرخطي پيشنهاد مي‌شود. روش پيشنهادي تضمين مي‌نمايد كه تمامي سيگنال‌هاي سيستم حلقه بسته نهايتاً به‌صورت يكنواخت كران‌دار هستند و خطاي رديابي را مي‌توان با انتخاب مناسب پارامترهاي طراحي كوچك نمود. در روش پيشنهادي به‌دليل استفاده از شبكه موجك و روش كنترل سطح ديناميكي، معضل "نفرين ابعاد" و "انفجار جملات" به‌طور همزمان برطرف مي‌شوند. نتايج شبيه‌سازي عملكرد و كارايي مناسب كنترل‌كننده پيشنهادي را تأييد مي‌نمايند.

Actuator saturation is one of the most common constraints of the system input. In this paper, a dynamic surface control scheme is presented for a class of uncertain nonlinear systems in the presence of actuator saturation and unknown external disturbance. In the proposed scheme, the multi-input multi-output adaptive wavelet network as a nonlinear-in-parameter approximator is designed to approximate the uncertain dynamics of the system without requiring any prior knowledge. Translation and dilation parameters of wavelets and weights of the network are updated based on the adaptive laws. The nonsmooth nonlinear saturation constraint is approximated by a smooth function of input signal. Also, a nonlinear disturbance observer is designed to estimate the unknown external disturbance. Then, the nonlinear disturbance observer-based dynamic surface control scheme is proposed. The proposed scheme guarantees that all signals of the closed-loop system are uniformly ultimately bounded and the tracking error can be made small by proper selection of the design parameters. In the proposed scheme, because of using wavelet network and dynamic surface control approach, both of “curse of dimensionality” and “explosion of complexity” problems are eliminated, simultaneously. Simulation results verify the proper performance and effectiveness of the proposed controller.