عنوان پایان‌نامه
تحلیل پایداری وکنترل سیستم های هایبرید غیرخطی با استفاده از رویکرد تغییرپذیری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3031;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77328;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3031;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77328
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی کرمی
- استاد راهنما
- بهزاد مشیری, محمدجواد یزدان پناه
- چکیده
- در این رساله تحلیل پایداری و کنترل سیستم‌های سوئیچی غیرخطی تحت قانون سوئیچ اختیاری مورد بررسی قرار گرفته است. در راستای تحلیل پایداری، با استفاده از رویکرد تغییرپذیری، یک قضیه جدید برای شرط لازم و کافی پایداری مجانبی سیستم‌های سوئیچی غیرخطی تحت سوئیچ اختیاری ارایه شده است. نشان داده شده است که یک سیستم سوئیچی غیرخطی پایدار مجانبی است اگر و فقط اگر یک پاسخ بحرانی به صورت مجانبی به مبدا همگرا باشد. لذا پاسخ بحرانی تعریف شده به صورت پاسخی از سیستم که یک تابع هزینه را حداکثر می‌کند، بایستی محاسبه شود. در این راستا، نشان داده شده است که یک سیستم کنترل افاین غیرخطی را می‌توان به جای سیستم سوئیچی اصلی به کار برد. برای محاسبه پاسخ بحرانی، ابزارهای کنترل بهینه به کار گرفته شده است. در نهایت یک الگوریتم برای تحلیل پایداری سیستم‌های سوئیچی غیرخطی تحت سوئیچ اختیاری و با مرتبه و تعداد مدهای عملکرد دلخواه ارایه شده است. همچنین به منظور کنترل سیستم‌های سوئیچی غیرخطی تحت سوئیچ اختیاری، با توجه به ارایه کنترل‌کننده‌های وابسته به مد متعدد تاکنون، مزایای این نوع کنترل‌کننده‌ها و نیاز این روش‌های کنترلی به سیگنال سوئیچ سیستم از یک سو و عدم امکان دسترسی به این سیگنال در بسیاری از کاربردهای واقعی، یک روش تخمین مقاوم سیگنال سوئیچ برای سیستم‌های غیرخطی دارای نایقینی ارایه شده است. در این رویکرد از یک رویت‌گر مقاوم مد لغزشی بر روی حالت پیوسته سیستم استفاده شده است. در این روش تخمین با وجود نایقینی‌ها، سیگنال سوئیچ در یک زمان محدود و به اندازه دلخواه کوچک قابل دسترسی است. تکنیک تخمین ارایه شده را می‌توان جهت تحقق یک کنترل‌کننده عملی برای سیستم‌های سوئیچی غیرخطی با سیگنال سوئیچ غیر قابل دسترس در روش‌های کنترلی وابسته به مد موجود به کار برد. واژه‌های کلیدی سیستم‌های هایبرید، سیستم‌های سوئیچی غیرخطی، تحلیل پایداری، کنترل، سیستم سوئیچی تحت سوئیچ اختیاری، تخمین سیگنال سوئیچ
- Abstract
- Regarding to important rules of switched system in modelling of actual and human made systems, this thesis focuses on stability analysis and control of nonlinear switched systems under arbitrary switching. In stability filed, this thesis presents a new theorem for stability analysis of a class of nonlinear switched systems with an arbitrary switching law. By utilizing the variational principle, it is shown that a nonlinear switched system is asymptotically stable if and only if a critical trajectory is asymptotically convergent to the origin. In this regard, a necessary and sufficient condition is obtained. In order to investigate the stability property, the critical trajectory, characterized as a solution that maximizes a cost function, should be calculated. To this end, an affine control system, instead of the original switched system, and optimal control techniques are utilized. Afterwards, an algorithm for stability analysis with a given state initial condition and under arbitrary switching is introduced. Unlike the previous works based on variational principle that may be analytically, used only for two-dimensional linear switched systems, the proposed approach can analyse the stability property of n-dimensional nonlinear switched systems. Simulation results reveal the efficiency of the proposed technique. Also, in control filed, a robust switching signal estimation approach is presented for a class of uncertain nonlinear switched systems using a sliding mode robust observer on the continuous state vector of system. In this approach, the estimation of switching signal is achieved at a bounded and arbitrary small time, in spite of un-modelled uncertainties. The developed estimation technique can also be employed on mode-dependent control methods to reach a practical controller for nonlinear switched systems with the inaccessible switching signal. The simulation results illustrate the capability of proposed approaches. Keywords: Hybrid Systems, Nonlinear Switched Systems, Stability Analysis, Control, Switched Systems under Arbitrary Switching, Switching Signal Estimation.
