کنترل تطبیقی سیستم‌های غیرخطی در حضور خرابی عملگر

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 8، شماره 32، دی 1396، صفحه 51-58   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

مهناز هاشمی^*

استادیار – دانشکده مهندسی برق، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران مرکز ریزشبکه‌های هوشمند،‌واحد نجف‌آباد،‌دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد،‌ ایران

چکیده

در این مقاله، یک کنترل کننده تطبیقی برای کنترل یک کلاس از سیستم‌های غیرخطی در معرض پارامترهای نامعین، بهره کنترلی متغیر و با وجود خرابی عملگر ارائه شده است. کنترل کننده ارائه شده می تواند خرابی کاهش کارایی و خرابی قفل شونده در عملگر را کامل جبران کند. مدل خرابی عملگر در نظر گرفته شده قابلیت جبران غالب خرابی‌های قابل وقوع در سیستم های عملی و کاربردی را دارد. کنترل کننده تطبیقی پیشنهادی بر اساس روش کنترلی گام به عقب طراحی شده است. در این مقاله، با معرفی توابع لیاپانوف- کراسوسکی مناسب، قوانین تطبیقی جدیدی طراحی شده است که خرابی‌های نامعین و پارامترهای نامعلوم را جبران می‌کند. روش کنترلی ارائه شده، تعقیب مجانبی خروجی و کرانداری تمامی سیگنال‌های سیستم حلقه بسته را تضمین می‌کند. روش پیشنهادی جهت کنترل بال هواپیما در حضور خرابی متغیر با زمان عملگر استفاده شده است. نتایج شبیه سازی، کارایی و صحت روش کنترلی ارائه شده را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

خرابی متغیر با زمان عملگر؛ سیستم غیرخطی؛ کنترل تطبیقی؛ روش کنترلی گام به عقب

مراجع

[1] J.D. Boskovic, J. A. Jackson, R. K. Mehra, N. T. Nguyen, "Multiple-model adaptive fault-tolerant control of a planetary lander",  Journal of Guidance, Control, and Dynamics. Vol. 32, No. 6, pp. 1812-1826, 2009.

[2] Q. Hu, "Robust adaptive sliding mode attitude maneuvering and vibration damping of three-axis-stabilized flexible spacecraft with actuator saturation limits", Journal of Nonlinear Dynamics. Vol. 55, No. 4, pp. 301-321, 2009.

[3] Q. Hu, B. Xiao, "Adaptive fault tolerant control using integral sliding mode strategy with application to flexible spacecraft", International Journal of Systems and Science, Vol. 44, No. 12, pp. 1-14, 2012.

[4] M.L. Corradini, G. Orlando, "Actuator failure identification and compensation through sliding modes", IEEE Trans. on Control Systems Technology. Vol.15, No. 1, pp. 184-190, 2007.

[5] M. Bodson, J.E.  Groszkiewicz, "Multivariable adaptive algorithms for reconfigurable flight control", IEEE Trans. on Control Systems Technology, Vol. 5, No. 2, pp. 217-229, 1997.

[6] G. Tao, S.M. Joshi, X.L. Ma, "Adaptive state feedback control and tracking control of systems with actuator failures", IEEE Trans. on Automation Control, Vol. 46, No. 1, pp. 78-95, 2001.

[7] G. Tao, S. H.  Chen, S. M. Joshi, "An adaptive failure compensation controller using output feedback", IEEE Trans. on Automatic Control, Vol. 47, No. 3, pp. 506-511, 2002.

[8] G. Tao, S. Chen, S.M. Joshi, "An adaptive actuator failure compensation using output feedback", IEEE Trans. on Automatic Control, Vol.47, No. 3, pp. 506-511, 2002.

[9] X. Tang, G. Tao, S.M. Joshi, "Adaptive actuator failure compensation for MIMO systems with an aircraft control application", Automatica, Vol. 43, No. 11, pp. 1869–1883, 2007.

[10] J. Wang, H-L. Pei, N-Z. Wang, "Adaptive output feedback control using fault compensation and fault estimation for linear system with actuator failure", International Journal of Automation and Computing, Vol. 10, No.5, pp. 463-471, 2013.

[11] J.X. Zheng, Y.G. Hong, "Robust adaptive fault tolerant compensation control with actuator failures and bounded disturbances", Acta Automatica Sinica, Vol. 35, No. 3, pp. 305-309, 2009.

[12] M. Krstic, I. Kanellakopoulos, P. Kokotovic, "Nonlinear and adaptive control design", John Wiley and Sons (New York, 1995).

[13] C. Wen, Y. Zhang, Y. C. Soh, "Robustness of an adaptive backstepping controller without modification", Systems and Control Letters, Vol. 36, No. 2, pp. 87-100, 1999.

[14] X. Tang, G. Tao, M. Joshi, "Adaptive actuator failure compensation for parametric strict feedback systems and an aircraft application", Automatica, Vol. 39, No. 11, pp. 1975-1980, 2003.

[15] G. Tao, X. Tang, S. Chen, S. M. Joshi, Adaptive control of systems with actuator failures, Springer (2004).

[16] X. Tang, G. Tao, M. Joshi, "Adaptive output feedback actuator failure compensation for a class of nonlinear systems", International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, Vol. 19, No. 6, pp. 419-444, 2005.

[17]  Z. Zhang, C. Weisheng, "Adaptive output feedback control of nonlinear systems with actuator failures", Information Sciences, Vol. 179 , No. 24, pp.4249-4260, 2009.

[18] Z. Zhang, S. Xu, B. Wang, "Adaptive actuator failure compensation with unknown control gain signs", IET Control Theory Application, Vol. 5, No. 16, pp. 1859-1867, 2011.

[19] Z. Zhang, W. Chen, "Adaptive tracking control for actuator failure compensation based on MT-filters", Journal of Systems Science and Complexity, Vol. 23, No. 4, pp. 759-768, 2010.

[20] W. Wang, C. Wen, "Adaptive actuator failure compensation control of uncertain nonlinear systems with guaranteed transient performance", Automatica, Vol. 46, No. 12, pp. 2082-2091, 2010.

[21]S. Zhang, X. Quo, C. Liu, "Neural adaptive compensation control for a class of MIMO uncertain nonlinear systems with actuator failures", Journal of Circuits, Systems, and Signal Processing, Vol.33, No. 6,  pp. 1971-1984,  2013.

[22] X. Qiu, S. Zhang, C. Liu, "Backstepping adaptive compensation control for a class of MIMO nonlinear systems with actuator failures", Proceedings of the IEEE/CCC, pp. 6088-6093, Xi'an, China, July 2013.

[23] A. Mihankhah, F. Salmasi, K. Salahshoor, "Partial and total actuator faults accommodation for input-affine nonlinear process plants", ISA Transactions, Vol. 52, No. 3, pp. 351-357, 2013.

[24] L. Meng, B. Jiang, "Backstepping-based active fault tolerant control for  a class of uncertain SISO nonlinear systems", Journal of Systems Engineering and Electronics, Vol. 20, No. 6, pp. 1263-1270, 2009.

[25] P. Li, G. Yang, "Backstepping adaptive fuzzy control of uncertain nonlinear systems against actuator faults", Journal of Control Theory and Applications, Vol. 7, No. 3, pp. 248–256, 2009.

[26] S. Tong, T. Wang, Y. Li,  "Fuzzy adaptive actuator failure compensation control of uncertain stochastic nonlinear systems with unmodeled dynamics", IEEE Trans. on FuzzySystems, Vol. 22, No. 3, pp. 563-574, 2013