Nonlinear control laws based on linear ones using odd functions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper investigates nonlinear control laws obtained from linear one by two types of coordinate change by using odd functions. The first coordinate change consists in passing each component of the state vector through a nonlinear function, the second coordinate change is in passing the entire linear control law through a nonlinear function. To study such systems, it is proposed to represent nonlinear functions as linear ones with a nonlinear slope. Such a representation will allow using the methods of linear matrix inequalities (LMI) to study the stability of the closed-loop systems. The stability domains and the domains for the initial conditions are found, obtained as a result of a multi-step solution search procedure using LMI. It is shown that the use of the proposed nonlinear control laws makes it possible to reduce the steady-state error compared to the linear one. The simulations illustrate the theoretical conclusions.

About the authors

Igor Borisovich Furtat

Institute of Problems of Mechanical Engineering RAS

Author for correspondence.
Email: cainenash@mail.ru
St.Peterburg

Pavel Aleksandrovich Gushchin

Institute of Problems of Mechanical Engineering RAS

Email: guschin.p@mail.ru
St.Peterburg

Esenia Alekseevna Kopisova

Institute of Problems of Mechanical Engineering RAS

Email: esyako@ya.ru
St.Peterburg

References

  1. Андриевский Б. Р., Фрадков А. Л. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB. – СПб.: Наука, 2000.
  2. Антипов А. С., Краснова С. А., Уткин В. А. Синтез инвариантных нелинейных одноканальных систем слежения с сигмоидальными обратными связями с обеспечением заданной точности слежения. Большие отклонения в линейных системах при ненулевых начальных условиях // Автоматика и телемеханика.
  3. Краснова С. А., Антипов А. С. Иерархический синтез сигмоидальных обобщённых моментов манипулятора в условиях неопределенности // Проблемы управления. – 2016. – №4. – С. 10–21.
  4. Краснова С. А., Уткин В. А. Каскадный синтез наблюдателей состояния динамических систем. – М.: Наука, 2006.
  5. Краснова С. А., Уткин А. В. Сигма-функция в задачах синтеза наблюдателей состояний и возмущений // Проблемы управления. – 2015. – №5. – С. 27–36.
  6. Халил Х. К. Нелинейные системы. – М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2009.
  7. Boyd S., Ghaoui L. E., Feron E., Balakrishnan V. Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory. – Philadelphia, PA: SIAM, 1994.
  8. Fridman E. Introduction to Time-Delay Systems: Analysis and Control. – Springer, International Publishing, 2014.
  9. Nekhoroshikh A. N., Efimov D., Polyakov A., Perruquetti W., Furtat I. B., Fridman E. On output-based accelerated stabilization of a chain of integrators: Implicit Lyapunov–Krasovskii functional approach // IFAC-PapersOnLine. – 2020. – Vol. 53, No. 2. – P. 5982–5987.
  10. Nekhoroshikh A. N., Efimov D., Polyakov A., Perruquetti W., Furtat I. B. On finite-time stabilization of a class of nonlinear time-delay systems: Implicit Lyapunov–Razumikhin approach // Proc. IEEE Conf. on Decision and Control. – 2020. – P. 1975–1980.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).