Skip to main content
SUPERVISOR
Javad Askari,Mohsen Mojiri foroshani,Jafar Ghaisari
جواد عسگری مارنانی (استاد راهنما) محسن مجیری فروشانی (استاد مشاور) جعفر قیصری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Ali Bagherzadeh Kouhbanani
محمدعلی باقرزاده کوه بنانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Robust Stability Analysis and Stabilization of Switched Linear Systems with Parametric Uncertainties
Robust stability is the most important requirement, dealing with uncertain switched linear systems. This dissertation studies the robust stability and stabilization of switched linear systems with parametric uncertainties which typically arise when switched linear models are derived based on physical laws. Since the switching signal plays a key role in stability analysis, proposed results are categorized according to the switching signals, into arbitrary and constrained switching. For switched linear systems with uncertain parameters belong to known intervals, sufficient conditions are proposed to ensure robust stability under arbitrary switching and slow switching signals with the known minimum dwell time. In addition, stability intervals of uncertain parameters are estimated in the way that the uncertain switched linear systems are robustly stable. Since the proposed stability intervals depend on the choice of Lyapunov functions, suitable optimization methods are included to enlarge the obtained intervals. For stabilization of parametric uncertain switched linear systems with unstable subsystems, stabilizing state feedback gains are designed for arbitrary and dwell time switching signals. Then, design methods for quadratic and piecewise quadratic stabilizing state-dependent switching signals are proposed. Numerical examples and a case study are included to demonstrate the effectiveness of the results. Key Words Switched linear system, parametric uncertainty, robust stability, robust stabilization
سیستم‌های سوئیچی خطی در مدل‌سازی، تحلیل پایداری و پایدارسازی سیستم‌هایی استفاده می‌شود که رفتار دینامیکی آن‌ها را نمی‌توان با استفاده از یک معادله دیفرانسیلی تکی توصیف کرد. مسائل تحلیل پایداری و طراحی کنترل‌کننده‌ی پایدارساز از مهم‌ترین مباحث مورد توجه در حوزه سیستم‌های سوئیچی خطی به شمار می‌روند. به دلیل وجود نامعینی‌های غیرقابل‌اجتناب در مدل‌سازی سیستم‌های سوئیچی خطی، لازم است اثر نامعینی‌ها را در تحلیل پایداری و طراحی کنترل‌کننده‌ی پایدارساز در نظر گرفت. در بسیاری از کاربردهای عملی، معادلات فضای حالت سیستم را می‌توان بر اساس قوانین حاکم بر آن سیستم و برحسب پارامترهای نامعین به‌دست آورد. استفاده از مدل نامعینی‌های بدون ساختار برای توصیف سیستم‌هایی که تنها تعدادی از پارامترهای فیزیکی آن‌ها در معرض نامعینی هستند، میزان محافظه‌کاری در تحلیل پایداری و طراحی کنترل‌کننده پایدارساز را افزایش می‌دهد. بنابراین، لازم است با در نظر گرفتن ساختار نامعینی‌های پارامتری، محافظه‌کاری را کاهش داد. با توجه به نقش کلیدی سیگنال سوئیچ در پایداری سیستم‌های سوئیچی خطی، تحلیل پایداری و پایدارسازی مقاوم را در دو دسته سوئیچ دلخواه و سوئیچ دارای محدودیت بررسی می‌کنیم. مطالب ارائه‌شده در این رساله را می‌توان در دو مبحث «تحلیل پایداری مقاوم» و «پایدارسازی مقاوم» طبقه‌بندی کرد. در مبحث تحلیل پایداری مقاوم، قضایای مبتنی بر حل نامعادلات خطی ماتریسی جهت تحلیل پایداری مقاوم سیستم‌های سوئیچی خطی دارای پارامترهای نامعین به ازای سیگنال‌های سوئیچ دلخواه و سیگنال‌های سوئیچ دارای حداقل زمان اقامت مشخص معرفی و اثبات می‌شوند. در این قضایا، شرایط کافی برای تضمین پایداری مقاوم سیستم سوئیچی خطی به ازای پارامترهای نامعین متعلق به بازه‌های مشخص ارائه می‌شود. همچنین کران‌ پارامترهای نامعین‌ مدل به نحوی تعیین می‌شود که پایداری سیستم سوئیچی خطی را تضمین کند. به منظور افزایش دادن کران‌های پایداری پیشنهادی، روش‌های عددی مناسبی ارائه می‌شود. در مبحث پایدارسازی مقاوم سیستم‌های سوئیچی خطی، کنترل‌کننده‌های مناسب به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که پایداری مقاوم سیستم سوئیچی خطی را به ازای پارامترهای نامعین متعلق به بازه‌های مشخص تضمین نماید. برای این منظور قانون کنترل فیدبک حالت تکه‌ای خطی و قانون کنترل فیدبک حالت خطی مناسب به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که پایداری نمایی مقاوم سیستم سوئیچی خطی حلقه بسته را به ازای هر سیگنال سوئیچ دلخواه تضمین کند. همچنین روش‌های طراحی قانون کنترل فیدبک حالت تکه‌ای خطی و قانون کنترل فیدبک حالت مبتنی بر رویت‌گر جهت پایدارسازی مجانبی مقاوم سیستم سوئیچی خطی تحت سیگنال سوئیچ دارای زمان اقامت پیشنهاد و اثبات شده است. علاوه‌براین روش‌های طراحی سیگنال سوئیچ وابسته به حالت مناسب جهت پایدارسازی مربعی و پایدارسازی تکه‌ای مربعی مقاوم سیستم سوئیچی خطی متشکل از زیرسیستم‌های ناپایدار معرفی می‌شود. در این رساله، کارایی قضایا و روش‌های پیشنهادی برای تحلیل پایداری و پایدارسازی مقاوم، با استفاده از مثال‌های عددی مناسب بررسی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان می‌دهد که استفاده از اطلاعات موجود درباره ساختار نامعینی‌های پارامتری ضمن کاهش محافظه‌کاری در تحلیل پایداری، پیچیدگی حل مسئله را افزایش نمی‌دهد. علاوه ‌بر این، طراحی موردی کنترل‌کننده پایدارساز برای مبدل الکترونیک قدرت بوست انجام شده است و کنترل‌کننده‌ی پیشنهادی بر روی یک نمونه‌ی آزمایشگاهی مبدل بوست پیاده‌سازی شده است. نتایج به‌دست‌آمده از پیاده‌سازی عملی کنترل‌کننده‌ی پیشنهادی، نشان می‌دهد که اهداف کنترلی مورد نظر، شامل تنظیم ولتاژ خروجی و کنترل جریان ورودی مبدل، به‌طور مطلوب برآورده شده است. واژگان کلیدی: سیستم سوئیچی خطی، نامعینی پارامتری، پایداری مقاوم پارامتری، پایدارسازی مقاوم، سیگنال سوئیچ دلخواه، سیگنال سوئیچ دارای زمان اقامت، سیگنال سوئیچ وابسته به حالت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی