Stability and Stabilization of Linear Systems with Saturating Actuators

ویرایش: 1 
نویسندگان: Sophie Tarbouriech,  Germain Garcia,  João Manoel Gomes da Silva Jr.,  Isabelle Queinnec (auth.)  
سری:  
ISBN (شابک) : 0857299409, 9780857299406 
ناشر: Springer-Verlag London 
سال نشر: 2011 
تعداد صفحات: 453 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 4 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 52,000



به خوبی شناخته شده است که اشباع محرک عملاً در تمام سیستم های کنترل وجود دارد، دامنه سیگنالی که یک محرک می تواند ارائه دهد معمولاً توسط محدودیت های فیزیکی یا ایمنی محدود می شود. غفلت از این محدوده‌های دامنه و در نتیجه اشباع محرک می‌تواند منبعی برای کاهش عملکرد یا حتی ناپایداری سیستم حلقه بسته باشد، بنابراین درک عمیق پدیده‌های ناشی از اشباع در حل و اجتناب از مشکلات در سیستم‌های کنترل صنعتی اهمیت دارد. .

پایداری و تثبیت سیستم های خطی با محرک های اشباع کننده مفاهیم اساسی و ابزارهای اساسی برای تجزیه و تحلیل و سنتز سیستم های خطی مشمول اشباع محرک و به شکلی رسمی و آموزشی، تحولات در تحقیقات اخیر. نویسندگان یک رویکرد فضای حالت را در نظر می گیرند و بر مشکلات تجزیه و تحلیل پایداری و ترکیب قوانین کنترل تثبیت کننده در هر دو زمینه محلی و جهانی تمرکز می کنند. روش های مختلف مدل سازی اشباع و رفتار سیستم حلقه بسته غیرخطی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. برای مثال، انواع مختلفی از توابع لیاپانوف، چند وجهی، درجه دوم و نوع لور، به منظور ارائه شرایط پایداری و پایداری داخلی و خارجی متفاوت در نظر گرفته شده است. نتایج ناشی از سیستم های نامشخص و عملکرد درمان در حضور اشباع نیز داده شده است. در ارتباط با نتایج نظری مختلف، متن روش‌ها و الگوریتم‌هایی را برای محاسبه تخمین‌های حوضه جذب و مجموعه‌ای از سیگنال‌های برون‌زای مجاز و همچنین برای طراحی سیستم‌های کنترل با در نظر گرفتن پیشینی کنترل پیشنهاد می‌کند. مرزها و امکان اشباع. علاوه بر این، به اصطلاح رویکرد ضد باد، که شامل اضافه کردن یک لایه اضافی در سیستم کنترل از پیش طراحی شده به طور خاص برای مقابله با اثرات نامطلوب اشباع، ارائه شده است.

< p>این روش‌ها و الگوریتم‌ها مبتنی بر استفاده از برنامه‌نویسی خطی و نابرابری‌های ماتریس خطی هستند و می‌توانند به راحتی با MATLAB^® و Scilab پیاده‌سازی شوند.

پایداری و تثبیت سیستم های خطی با محرک های اشباع یک مرجع ارزشمند برای مهندسین برق، مکانیک، شیمی و هوانوردی است که بر روی برنامه های کنترلی کار می کنند، همچنین دانشجویان فارغ التحصیل و محققان علاقه مند به توسعه ابزارهای جدید و نظری نتایج مربوط به سیستم های دارای اشباع.

It is well-known that actuator saturation is present in practically all control systems, the signal amplitude that an actuator can deliver usually being limited by physical or safety constraints. Neglect of these amplitude bounds and the consequent actuator saturation can be a source of performance degradation or even instability of the closed-loop system so an in-depth understanding of the phenomena caused by saturation is of importance in solving and avoiding problems in industrial control systems.

Stability and Stabilization of Linear Systems with Saturating Actuators details both basic concepts and tools fundamental for the analysis and synthesis of linear systems subject to actuator saturation and, in a formal though didactic fashion, developments in recent research. The authors consider a state-space approach and focus on the problems of stability analysis and the synthesis of stabilizing control laws in both local and global contexts. Different methods of modeling the saturation and behavior of the nonlinear closed-loop system are given special attention. Various kinds of Lyapunov functions, polyhedral, quadratic and Lure-type, for example, are considered in order to present different internal as well as external stability and stabilization conditions. Results arising from uncertain systems and treating performance in the presence of saturation are also given. Associated with the different theoretical results, the text proposes methods and algorithms for computing estimates of the basin of attraction and sets of admissible exogenous signals as well as for designing control systems taking into account, a priori, the control bounds and the possibility of saturation. In addition, the so-called anti-windup approach, which consists of adding an extra layer in the pre-designed control system specifically to tackle the undesirable effects of saturation, is presented.

These methods and algorithms are based on the use of linear programming and linear matrix inequalities and can be easily implemented with MATLAB^® and Scilab.

Stability and Stabilization of Linear Systems with Saturating Actuators is a valuable reference for electrical, mechanical, chemical and aeronautical engineers working on control applications, as well as graduate students and researchers interested in the development of new tools and theoretical results concerning systems with saturation.

Front Matter....Pages I-XXI
Front Matter....Pages 1-1
Linear Systems Subject to Control Saturation—Problems and Modeling....Pages 3-48
Front Matter....Pages 49-49
Stability Analysis and Stabilization—Polytopic Representation Approach....Pages 51-121
Stability Analysis and Stabilization—Sector Nonlinearity Model Approach....Pages 123-183
Analysis via the Regions of Saturation Model....Pages 185-208
Synthesis via a Parameterized ARE Approach or a Parameterized LMI Approach....Pages 209-264
Front Matter....Pages 265-265
An Overview of Anti-windup Techniques....Pages 267-281
Anti-windup Compensator Synthesis....Pages 283-309
Applications of Anti-windup Techniques....Pages 311-352
Back Matter....Pages 353-430