طراحي كنترل‌كننده فازي - تطبيقي سطح ديناميكي مبتني بر رويت‌گر براي دسته‌اي از سيستم‌هاي غير خطي فيدبك صريح تأخير دار با ضريب كنترلي نامعلوم

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

در اين مقاله، يك كنترل‌كننده پس‌گام فازي - تطبيقي بر مبناي رويت‌گر براي دسته‌اي از سيستم‌هاي غيرخطي فيدبك صريح تأخيردار ارائه شده است. سيستم موردنظر داراي ضريب كنترلي نامعلوم، اغتشاش و توابع نامعين تأخيردار مي‌باشد. هدف كنترل آن است كه كنترل‌كننده به‌گونه‌اي طراحي شود كه خروجي سيستم مقيد مانده و با استفاده از منطق فازي، توابع نامعين سيستم بر اساس مكانيسم تطبيقي تخمين زده مي‌شود. همچنين با استفاده از رويت‌گر مناسب، تخميني از حالت‌هاي غيرقابل دسترس سيستم به دست مي‌آيد. براي غلبه بر مشكل انفجار محاسباتي ناشي از روش پس‌گام، از يك روش مبتني بر لياپانوف بنام كنترل سطح ديناميكي استفاده شده است كه با تركيب اين روش با تابع ناسبام، مشكل نامعلوم بودن ضريب كنترل نيز برطرف مي‌گردد و براي مقيد ماندن خروجي سيستم نيز از تابع لياپانوف محدودكننده استفاده شده است. كنترل‌كننده طراحي‌شده تضمين مي‌كند كه سيستم حلقه بسته پايدار مانده و خروجي سيستم ورودي مرجع را دنبال كرده و خطاي سيستم، مقداري كوچك در نزديكي صفر باقي خواهد ماند و نهايتاً خطاي سيستم، پايدار يكنواخت شبه‌فراگير خواهد شد. نتايج شبيه‌سازي بر روي يك سيستم غيرخطي تأخيردار با شرايط بيان‌شده قابليت‌هاي روش پيشنهادي را نشان مي‌دهد.

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.