Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-3-472-479
УДК 681.5.013
Адаптивное управление нелинейным объектом с несогласованными параметрическими неопределенностями и ограничением на входное воздействие
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Пашенко А.В., Герасимов Д.Н., Парамонов А.В., Никифоров В.О. Адаптивное управление нелинейным объектом с несогласованными параметрическими неопределенностями и ограничением на входное воздействие // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 3. С. 472–479. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-3-472-479
Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрена задача адаптивного управления параметрически неопределенным нелинейным объектом, представленным в параметризованной форме с несогласованными неопределенностями и ограничением на величину входного воздействия. Метод. Решение задачи основано на использовании процедуры адаптивного бэкстеппинга, виртуальные управления в которой зависят от старших производных настраиваемых параметров, рассчитанных с помощью алгоритма адаптации с улучшенной параметрической сходимостью. Выполнен аналитический синтез управления с компенсацией влияния ограничений на управление с применением специального фильтра. Основные результаты. Представленный подход позволяет синтезировать адаптивный регулятор для обеспечения ограниченности всех сигналов в замкнутой системе и слежения за задающим сигналом. Приведенные результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink продемонстрировали работу подхода и ускорение параметрической настройки при повышении коэффициента адаптации. Практическая значимость. Рассмотренный класс объектов описывает широкий спектр систем, таких как манипуляционные роботы, технологические процессы на производстве, электромагнитные системы с эффектом левитации, химические процессы и др. Предложенный алгоритм управления учитывает естественные в практических приложениях ограничения на входное воздействие и существенно снижает влияние скорости настройки параметров регулятора на переходные процессы системы управления.
Ключевые слова: адаптивное управление, бэкстеппинг, нелинейный объект, ограничение на управление, улучшенная параметрическая настройка
Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-31-90103.
Список литературы
Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-31-90103.
Список литературы
-
Kanellakopoulos I., Kokotović P.V., Morse A.S. Systematic design of adaptive controllers for feedback linearizable systems // IEEE Transactions on Automatic Control. 1991. V. 36. N 11. P. 1241–1253. https://doi.org/10.23919/ACC.1991.4791451
-
Krstić M., Kanellakopoulos I., Kokotović P.V. Adaptive nonlinear control without overparametrization // Systems & Control Letters. 1992. V. 19. N 3. P. 177–185. https://doi.org/10.1016/0167-6911(92)90111-5
-
Krstic M., Kanellakopoulos I., Kokotovic P.V. Nonlinear and Adaptive Control Design. John Wiley & Sons, Inc., 1995. 563 p.
-
Nikiforov V.O., Voronov K.V. Adaptive backstepping with a high-order tuner // Automatica. 2001. V. 37. N 12. P. 1953–1960. https://doi.org/10.1016/S0005-1098(01)00171-6
-
Morse A.S. High-order parameter tuners for the adaptive control of linear and nonlinear systems // Systems, Models and Feedback: Theory and Applications. 1992. P. 339–364. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2204-8_23
-
Ortega R. On Morse's new adaptive controller: parameter convergence and transient performance // IEEE Transactions on Automatic Control. 1993. V. 38. N 8. P. 1191–1202. https://doi.org/10.1109/9.233152
-
Gerasimov D.N., Pashenko A.V., Nikiforov V.O. Improved adaptive servotracking for a class of nonlinear plants with unmatched uncertainties // IFAC-PapersOnLine. 2020. V. 53. N 2. P. 3835–3840. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.2074
-
Gerasimov D.N., Pashenko A.V., Nikiforov V.O. Improved adaptive compensation of unmatched multisinusoidal disturbances in uncertain nonlinear plants // Proc. of the American Control Conference (ACC 2020). 2020. P. 626–632. https://doi.org/10.23919/ACC45564.2020.9147356
-
Nikiforov V.O., Gerasimov D., Pashenko A. Modular adaptive backstepping design with a high-order tuner // IEEE Transactions on Automatic Control. 2022. V. 67. N 5. P. 2663–2668 https://doi.org/10.1109/TAC.2021.3091442
-
Kreisselmeier G. Adaptive observers with exponential rate of convergence // IEEE Transactions on Automatic Control. 1977. V. 22. N 1. P. 2–8. https://doi.org/10.1109/TAC.1977.1101401
-
Wen C., Zhou J., Liu Z., Su H. Robust adaptive control of uncertain nonlinear systems in the presence of input saturation and external disturbance // IEEE Transactions on Automatic Control. 2011. V. 56. N 7. P. 1672–1678. https://doi.org/10.1109/TAC.2011.2122730
-
Gao Y.-F., Sun X.-M., Wen C., Wang W. Adaptive tracking control for a class of stochastic uncertain nonlinear systems with input saturation // IEEE Transactions on Automatic Control. 2017. V. 62. N 5. P. 2498–2504. https://doi.org/10.1109/TAC.2016.2600340
-
Min H., Xu S., Ma Q., Zhang B., Zhang Z. Composite-observer-based output-feedback control for nonlinear time-delay systems with input saturation and its application // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2018. V. 65. N 7. P. 5856–5863. https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2784347
-
Zhou J., Wen C. Adaptive Backstepping Control of Uncertain Systems: Nonsmooth Nonlinearities, Interactions or Time-Variations. Springer, 2008. 241 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77807-3
-
Gerasimov D., Nikiforov V. On key properties of the Lion’s and Kreisselmeier’s adaptation algorithms // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. 2021. in press. https://doi.org/10.1002/acs.3311
-
Kaczorek T. Externally and internally positive time-varying linear systems // Proc. of the 2002 American Control Conference. 2002. V. 6. P. 4638–4641. https://doi.org/10.1109/ACC.2002.1025386
-
Kaczorek T., Sajewski L. The Realization Problem for Positive and Fractional Systems. Springer International Publishing, 2014. 590 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-04834-5
-
Ortega R., Nikiforov V., Gerasimov D. On modified parameter estimators for identification and adaptive control. A unified framework and some new schemes // Annual Reviews in Control. 2020. V. 50. P. 278–293. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2020.06.002
-
Nikiforov V.O., Gerasimov D.N. Adaptive Regulation: Reference Tracking and Disturbance Rejection. Springer-Verlag, 2022. in press.
-
Ioannou P.A., Sun J. Robust Adaptive Control. V. 1. Upper Saddle River, NJ: PTR Prentice-Hall, 1996. 825 p.