طراحي كنترل كننده مقاوم مبتني بر رويتگر مد لغزشي در حضور نايقيني ها و اشباع محرك

Robust Controller Design Based on Sliding Mode Observer in The Presence of Uncertainties and Actuator Saturation

در اين مقاله طراحي كنترل‌كننده مقاوم فيدبك خروجي با در نظر گرفتن اشباع محرك مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور از رويتگر مقاوم مدلغزشي بهره بزرگ جهت تخمين متغيرهاي حالت استفاده شده است. همچنين از تلفيق قوانين كنترلي فيدبك غيرخطي مركب (CNF) و مد لغزشي انتگرالي (ISM) جهت رديابي مقاوم خروجي استفاده شده است. اين كنترل كننده از دو بخش تشكيل شده است كه بخش CNF به منظور بهبود پاسخ گذرا و بخش ISM به منظور حذف تاثير نايقيني‌هاي ناشي از عدم قطعيت‌هاي پارامتري و اغتشاشات خارجي لحاظ گرديده است. دو مسئله مهم در اين مقاله در نظر گرفتن اشباع محرك و طراحي قانون كنترلي مبتني بر رويتگر مي‌باشد. همچنين قضيه‌اي ارائه گرديده و اثبات شده است كه چنانچه اشباع محرك واقع گردد، سيستم حلقه بسته همچنان پايدار مي‌ماند و خروجي به صورت مجانبي ورودي مرجع پله‌اي را دنبال خواهد كرد. در پايان به منظور نشان دادن كارايي رويكرد كنترلي مطرح شده، روش مذكور به سيستم كنترل ياو هليكوپتر اعمال شده است و نتايج شبيه سازي نيز ارائه گرديده است كه مؤيد دستاوردهاي تئوري مقاله مي باشد.

This paper studies the design of a robust output feedback controller subject to actuator saturation. For this purpose, a robust high-gain sliding mode observer is used to estimate the state variables. Moreover, the combination of Composite Nonlinear Feedback (CNF) and Integral Sliding Mode (ISM) controllers are used for robust output tracking. This controller consists of two parts, the CNF part which is taken into account to modify the transient responses and the ISM part which is implemented to reject the disturbances. The two important issues in this paper are: considering the actuator saturation and designing the robust observer-based control law. Moreover, a theorem is given and proved that guarantees even if the actuator saturation takes place, the closed-loop system is stable and the output asymptotically tracks the step reference input. Finally, in order to show the performance of the proposed controller, it is applied to the yaw control of a helicopter and the simulation results verify the theoretical results.