Fuzzy Adaptive Zero-Error-Constrained Tracking Control for HFVs in the Presence of Multiple Unknown Control Directions

控制理论(社会学) 有界函数 反推 模糊逻辑 跟踪误差 趋同(经济学) 数学 计算机科学 模糊控制系统 国家(计算机科学) 控制(管理) 自适应控制 数学优化 人工智能 算法 经济 数学分析 经济增长
作者
Maolong Lv,Bart De Schutter,Ying Wang,Shen Di
出处
期刊:IEEE transactions on cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:53 (5): 2779-2790 被引量:9
标识
DOI:10.1109/tcyb.2022.3154608
摘要

This article attempts to realize zero-error constrained tracking for hypersonic flight vehicles (HFVs) subject to unknown control directions and asymmetric flight state constraints. The main challenges of reaching such goals consist in that addressing multiple unknown control directions requires novel conditional inequalities encompassing the summation of multiple Nussbaum integral terms, and in that the summation of conditional inequality may be bounded even when each term approaches infinity individually, but with opposite signs. To handle this challenge, novel Nussbaum functions that are designed in such a way that their signs keep the same on some periods of time are incorporated into the control design, which not only ensures the boundedness of multiple Nussbaum integral terms but preserves that velocity and altitude tracking errors eventually converge to zero. Fuzzy-logic systems (FLSs) are exploited to approximate model uncertainties. Asymmetric integral barrier Lyapunov functions (IBLFs) are adopted to handle the fact that the operating regions of flight state variables are asymmetric in practice, while ensuring the validity of fuzzy-logic approximators. Comparative simulations validate the effectiveness of our proposed methodology in guaranteeing convergence, smoothness, constraints satisfaction, and in handling unknown control directions.
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