Uniform Output Regulation of Nonlinear Systems: A Convergent Dynamics Approach

مسئله تنظیم مجانبی خروجی یک سیستم دینامیکی نقش اصلی را در تئوری کنترل ایفا می کند. یک نوع مهم از این مشکل مسئله تنظیم خروجی است که می تواند در زمینه هایی مانند کنترل نقطه تنظیم، ردیابی سیگنال های مرجع و رد اختلالات تولید شده توسط یک سیستم خارجی، هماهنگ سازی کنترل شده سیستم های دینامیکی و طراحی ناظر برای سیستم های مستقل استفاده شود. این کتاب یکی از اولین مطالعات سیستماتیک در مورد مسئله تنظیم خروجی غیرخطی است که هم تجزیه و تحلیل حل پذیری محلی و هم جهانی را در بر می گیرد و جنبه هایی مانند شرایط حل پذیری، طراحی کنترل کننده و مسائل پیاده سازی عملی را پوشش می دهد.

این کتاب با توسعه دستگاه ریاضی سیستم‌های همگرا - که برای مطالعه سیستم‌های کنترل غیرخطی بسیار مفید است - آغاز می‌شود که پایه و اساس اکثر نتایج ارائه‌شده در کار است. سپس مطالعه به یک بیان مسئله جدید ادامه می دهد - به اصطلاح مسئله تنظیم خروجی یکنواخت. تجزیه و تحلیل جامع حل پذیری این مشکل در قسمت بعدی کار ارائه شده است. بر اساس تحلیل حل‌پذیری، روش‌های طراحی کنترل‌کننده سازنده برای مسئله تنظیم خروجی یکنواخت جهانی برای کلاس‌های مختلف سیستم‌های غیرخطی ارائه شده‌اند.

در تلاشی برای پر کردن شکاف بین تئوری و عمل، نویسندگان با ارائه یک مطالعه موردی تجربی به پایان می‌رسند. این آزمایش - یکی از اولین آزمایش‌ها در زمینه تنظیم خروجی غیرخطی - به کنترل یک نوسان ساز انتقالی با یک محرک چرخشی می‌پردازد، که کاربرد نظریه تنظیم خروجی غیرخطی را در آزمایش‌ها نشان می‌دهد و تعدادی سؤال را مطرح می‌کند که در تحقیقات آینده به آنها پرداخته می‌شود. .

گستره سؤالات مطرح شده در کتاب، یکنواختی برخورد با آنها، جدید بودن رویکرد پیشنهادی و نتایج به دست آمده، این جلد را با توجه به سایر آثار مربوط به مسئله تنظیم خروجی غیرخطی منحصر به فرد کرده است. . این کتاب علاوه بر اینکه مرجع عالی برای مسئله تنظیم خروجی یکنواخت است، دارای ارزش آموزشی در مورد سیستم های همگرا است. این کار برای مهندسان کنترل، نظریه پردازان و دانشجویان جالب خواهد بود و ممکن است به عنوان کتاب درسی برای دوره تحصیلات تکمیلی در مورد کنترل غیرخطی استفاده شود.

The problem of asymptotic regulation of the output of a dynamical system plays a central role in control theory. An important variant of this problem is the output regulation problem, which can be used in such areas as set-point control, tracking reference signals and rejecting disturbances generated by an external system, controlled synchronization of dynamical systems, and observer design for autonomous systems. This book is one of the first systematic studies on the nonlinear output regulation problem that embraces both the local and global solvability analysis, covering such aspects as solvability conditions, controller design, and practical implementation issues.

The book opens with the development of the mathematical apparatus of convergent systems—very useful for studying nonlinear control systems—laying the foundation for most of the results presented in the work. The study then proceeds to a new problem statement—the so-called uniform output regulation problem. A comprehensive solvability analysis of this problem is provided in the next part of the work. Based on the solvability analysis, constructive controller design methods for the global uniform output regulation problem are presented for various classes of nonlinear systems.

In an attempt to bridge the gap between theory and practice, the authors conclude with a presentation of an experimental case study. The experiment—one of the first in the field of nonlinear output regulation—deals with control of a translational oscillator with a rotational actuator, illustrating the applicability of the nonlinear output regulation theory in experiments and raising a number of questions to be addressed in future research.

The scope of questions addressed in the book, the uniformity of their treatment, the novelty of the proposed approach, and the obtained results make this volume unique with respect to other works on the problem of nonlinear output regulation. In addition to being an excellent reference for the uniform output regulation problem, the book has a tutorial value on convergent systems. The work will be of interest to control engineers, theorists, and students, and may be used as a textbook for a graduate course on nonlinear control.