طراحي كنترل‌كننده‌ي پس‌خورد خروجي با كليدزني نرم براي سيستم‌هاي پارامتر متغير خطي نامعين كليدزن

Output Feedback Smooth Switching Control Design for Switched Uncertain Linear Parameter-Varying Systems

در اين مقاله‌، رويكردي جديد به منظور طراحي كنترل‌كننده‌ي جدول‌بندي پس‌خورد خروجي ديناميكي مرتبه كامل براي سيستم‌هاي پارامتر متغير خطي نامعين كليدزن ارائه مي‌شود. ماتريس‌هاي فضاي حالت سيستم حلقه‌باز كليدزن به پارامترهاي جدول‌بندي و نامعيني متغير با زمان وابسته هستند. منطق كليدزني هيسترزيس وابسته به پارامترهاي جدول‌بندي در طراحي كنترل‌كننده مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ابتدا طراحي كنترل‌كننده‌ي كليدزن مورد بررسي قرار گرفته است به گونه‌اي كه علاوه بر تضمين پايداري، كمترين مقدار بهره‌ي L2 خروجي عملكردي را براي سيستم حلقه‌بسته‌ي نامعين كليدزن رقم مي‌زند. اما در روش معمول طراحي كليدزن، جهش‌هاي سيگنال كنترلي در لحظات كليدزني از ديدگاه عملي مطلوب و قابل قبول نيست. بر همين اساس، در ادامه طراحي سيستم كنترل كليدزن مقاوم به كمك رويكرد كليدزني نرم (هموار) انجام شده است. در مقايسه با رويكردهاي پيشين، به كمك خانواده‌اي مستقل از ماتريس‌هاي لياپانوف و متغيرهاي كمكي، انجام كليدزني نرم در كنترل‌كننده با بهبود عملكرد همراه است. طراحي به صورت بهينه‌ساز‌ي نامساوي‌هاي وابسته به پارامتر خطي با ارائه‌ي يك فرايند بازگشتي انجام مي‌شود. سرانجام روش فوق در طراحي كنترل‌كننده‌ي سيستم مكانيكي غيرخطي مشهور يك آونگ معكوس بر ارابه مورد استفاده قرار گرفته است. بررسي و ارزيابي نتايج اين طراحي، مزيت‌هاي رويكرد كنترلي پيشنهادي در اين مقاله را تأييد مي‌كند.

In this article, a new method is proposed to design robust dynamic output feedback control for switched uncertain continuous-time linear parameter varying (LPV) systems. The system matrices are supposed to depend on both the time-varying scheduling and uncertain parameters. Hysteresis switching law is exploited for the switching controller synthesis. Firstly, the robust switching controllers are robustly designed so that the stability and the induced L2-gain performance of the switched closed-loop uncertain LPV system can be guaranteed. The usual switching logics can cause discontinuous chattering control signal which are not acceptable in a practical situation. Accordingly, a smooth switching strategy for control design has been tackled in the following. By utilizing an independent family of parameter-dependent Lyapunov matrices and slack variables, performance improvement is achieved when compared to the previous works. The proposed method is formulated in terms of solutions to a set of parameter-dependent LMIs using the presented iterative algorithm. Finally, an inverted pendulum on a cart is illustrated to verify the advantages of the presented approach.