Sampled-data control of linear systems subject to input saturation : a hybrid system approach

Abstract

In this work, a new method for the stability analysis and synthesis of sampled-data control systems subject to variable sampling intervals and input saturation is proposed. From a hybrid systems representation, stability conditions based on quadratic clockdependent Lyapunov functions and the generalized sector condition to handle saturation are developed. These conditions are cast in semidefinite and sum-of-squares optimization problems to provide maximized estimates of the region of attraction, to estimate the maximum intersampling interval for which a region of stability is ensured, or to produce a stabilizing controller that results in a large implicit region of attraction, through the maximization of an estimate of it.

Neste trabalho é proposto um novo método para a análise da estabilidade de sistemas de controle amostrados aperiodicamente e com saturação na entrada, e também para a síntese de controladores estabilizantes. A partir de uma representação por sistemas híbridos, condições de estabilidade baseadas em funções quadráticas de Lyapunov dependentes do clock e na condição de setor generalizada para o tratamento de saturação são desenvolvidas para o sistema amostrado em questão. Essas condições são incorporadas como restrições em problemas de otimização. Os problemas de otimização são baseados em programação semidefinida e em programação sum-of-squares, e têm o objetivo de obter estimativas maximizadas da região de atração do sistema, estimativas do intervalo de amostragem máximo para o qual uma dada região de estados iniciais seja uma região de estabilidade, ou para produzir controladores (dados por ganhos estáticos estabilizantes) que resultem em uma região de atração implicitamente grande, através da maximização da estimativa dessa região de atração.