論文の概要: Unifying Controller Design for Stabilizing Nonlinear Systems with
Norm-Bounded Control Inputs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03030v1
- Date: Tue, 5 Mar 2024 15:06:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-06 14:32:52.408309
- Title: Unifying Controller Design for Stabilizing Nonlinear Systems with
Norm-Bounded Control Inputs
- Title（参考訳）: ノーム境界制御入力による非線形システムの安定化のための統一制御系設計
- Authors: Ming Li, Zhiyong Sun, and Siep Weiland
- Abstract要約: 本稿では,ノルム有界な入力制約を持つ非線形システムの安定化制御系の設計における課題を再考する。
Lin-Sontagの普遍的な公式を拡張し、汎用的な(状態に依存した)スケーリング項を導入することにより、統一的なコントローラ設計法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.573073817861973
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper revisits a classical challenge in the design of stabilizing
controllers for nonlinear systems with a norm-bounded input constraint. By
extending Lin-Sontag's universal formula and introducing a generic
(state-dependent) scaling term, a unifying controller design method is
proposed. The incorporation of this generic scaling term gives a unified
controller and enables the derivation of alternative universal formulas with
various favorable properties, which makes it suitable for tailored control
designs to meet specific requirements and provides versatility across different
control scenarios. Additionally, we present a constructive approach to
determine the optimal scaling term, leading to an explicit solution to an
optimization problem, named optimization-based universal formula. The resulting
controller ensures asymptotic stability, satisfies a norm-bounded input
constraint, and optimizes a predefined cost function. Finally, the essential
properties of the unified controllers are analyzed, including smoothness,
continuity at the origin, stability margin, and inverse optimality. Simulations
validate the approach, showcasing its effectiveness in addressing a challenging
stabilizing control problem of a nonlinear system.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ノルム有界入力制約を持つ非線形システムの安定化制御系の設計における古典的課題を再考する。
Lin-Sontagの普遍的な公式を拡張し、汎用的な(状態依存)スケーリング項を導入することにより、統一的なコントローラ設計法を提案する。
この一般的なスケーリング用語を組み込むことで、統一コントローラが提供され、様々な好ましい特性を持つ代替普遍式を導出することが可能となり、特定の要求を満たすように調整された制御設計に適合し、異なる制御シナリオにまたがる汎用性を提供する。
さらに,最適スケーリング項を決定するための構成論的アプローチを提案し,最適化問題に対する明示的な解である最適化ベース普遍公式(optimize-based universal formula)を導出する。
結果として得られるコントローラは漸近安定性を確保し、ノルム有界な入力制約を満たすとともに、予め定義されたコスト関数を最適化する。
最後に、滑らか性、原点における連続性、安定性マージン、逆最適性など、統一制御器の本質的性質を解析する。
シミュレーションにより,非線形システムの安定化制御問題に対処する上での有効性が示された。
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