Nonlinear H 2/H ∞ Constrained Feedback Control: A Practical Design Approach Using Neural Networks

سیستم های مدرن هوافضا، خودروسازی، دریایی، صنعتی، مونتاژ میکروسیستم و روباتیک روز به روز پیچیده تر می شوند. خودروهای با کارایی بالا دیگر حاشیه‌های ایمنی داخلی ندارند، اما به طور ذاتی از نظر طراحی ناپایدار هستند تا گزینه‌های مانور انعطاف‌پذیرتری داشته باشند. با فشار به سمت عملکرد بهتر از نظر دقت بیشتر و سرعت پاسخگویی سریعتر، تقاضاهای کنترل در حال افزایش است. ترکیبی از دینامیک بسیار غیرخطی، پایداری استاتیکی آرام، و مشخصات عملکرد فشرده، تقاضاهای فزاینده ای را در طراحی سیستم های بازخورد برای کنترل ایجاد می کند. تکنیک‌های طراحی سیستم کنترل فعلی در برآوردن این خواسته‌ها مشکل دارند.

در این کتاب، نویسندگان الگوریتم‌هایی را برای H₂ و H</ ارائه می‌کنند. EM> - طراحی بی نهایت برای سیستم های غیر خطی که بر خلاف تئوری های قبلی، تکنیک های حل برای معادلات هسته هامیلتون-جاکوبی را ارائه می دهد که سیستم های کنترلی را که می توانند در سیستم های واقعی پیاده سازی کنند، ارائه می دهند. شبکه های عصبی برای حل معادلات طراحی کنترل غیرخطی استفاده می شوند. سیستم‌های صنعتی و هوافضا معمولاً محدودیت‌هایی در دامنه ورودی‌های محرک کنترل دارند، بنابراین تکنیک‌هایی برای مقابله با این موارد تعیین می‌شوند. همه نتایج از نظر ریاضی برای اطمینان و تضمین عملکرد ثابت شده‌اند و از الگوریتم‌های طراحی می‌توان برای به دست آوردن کنترل‌کننده‌های عملا مفید استفاده کرد. کاربردهای تقریباً بهینه برای مسائل حالت محدود و حداقل زمان نیز مورد بحث قرار گرفته است و از آنجایی که سیستم های کنترل معمولاً با استفاده از ریزپردازنده های رایانه ای پیاده سازی می شوند، فصلی به طراحی زمان گسسته برای تولید کنترل کننده های دیجیتال اختصاص داده شده است.

کنترل بازخورد غیرخطی H₂/H-infinity برای طراحان سیستم‌های کنترلی که در سیستم‌های فرآیند صنعتی، خودرویی، روباتیک، نظامی و شیمیایی کار می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. مطالعات موردی طراحی و شبیه‌سازی داده شده است و طراحی سیستم‌های کنترل غیرخطی با همان کالیبر که در سال‌های اخیر با استفاده از طرح‌های بهینه خطی و هنجار محدود بر اساس معادله Riccati به دست آمده است همراه با سیستم‌های کنترل بازخورد با عملکرد بالا تضمین شده توضیح داده شده است. مستقیماً به عنوان یک ساختار شبکه غیرخطی پیاده سازی شود. با فصل آغازین خود که مبانی سیستم کنترل ضروری مانند نظریه لیاپانوف، انفعال و نظریه بازی را معرفی می کند، این کتاب همچنین برای دانشگاهیان و دانشجویان فارغ التحصیل آنها در سیستم های کنترل به عنوان پایه ای کامل برای H<�، مورد توجه بسیاری قرار خواهد گرفت. SUB>2 و H-طراحی بی نهایت.

پیشرفت در کنترل صنعتی

پیشرفت در کنترل صنعتی</ هدف EM> گزارش و تشویق انتقال فناوری در مهندسی کنترل است. توسعه سریع فناوری کنترل بر تمام حوزه های رشته کنترل تأثیر می گذارد. این مجموعه فرصتی را برای محققان فراهم می‌کند تا نمایشگاه گسترده‌ای از کار جدید در تمام جنبه‌های کنترل صنعتی ارائه دهند.

Modern aerospace, automotive, nautical, industrial, microsystem-assembly and robotic systems are becoming more and more complex. High-performance vehicles no longer have built-in error safety margins, but are inherently unstable by design to allow for more flexible maneuvering options. With the push towards better performance in terms of greater accuracy and faster speed of response, control demands are increasing. The combination of highly nonlinear dynamics, relaxed static stability, and tight performance specifications places increasing demands on the design of feedback systems for control. Current control system design techniques have difficulty in meeting these demands.

In this book the authors present algorithms for H₂ and H-infinity design for nonlinear systems which, unlike earlier theories, provide solution techniques for the core Hamilton–Jacobi equations that yield control systems which can be implemented in real systems; neural networks are used to solve the nonlinear control design equations. Industrial and aerospace systems usually have constraints on the amplitudes of the control actuator inputs so techniques are set out for dealing with these. All results are proven mathematically to give confidence and performance guarantees and the design algorithms can be used to obtain practically useful controllers. Nearly optimal applications to constrained-state and minimum-time problems are also discussed and since control systems are usually implemented using computer microprocessors, a chapter is devoted to discrete-time design to yield digital controllers.

Nonlinear H₂/H-infinity Constrained Feedback Control will be of major importance to control systems designers working in industrial, automotive, robotic, military and chemical process systems. Design and simulation case studies are given and the design of nonlinear control systems of the same caliber as those obtained in recent years using linear optimal and bounded-norm designs based on the Riccati equation is explained together with feedback control systems of guaranteed high performance that can be implemented directly as a nonlinear network structure. With its opening chapter introducing such necessary control system foundations as Lyapunov theory, passivity and game theory, the book will also be of great interest to academics and their graduate students in control systems as a complete foundation for H₂ and H-infinity design.

Advances in Industrial Control aims to report and encourage the transfer of technology in control engineering. The rapid development of control technology has an impact on all areas of the control discipline. The series offers an opportunity for researchers to present an extended exposition of new work in all aspects of industrial control.