A looped-functional approach for robust stability analysis of linear impulsive systems

A new functional-based approach is developed for the stability analysis of linear impulsive systems. The new method, which introduces looped-functionals, considers non-monotonic Lyapunov functions and leads to LMIs conditions devoid of exponential terms. This allows one to easily formulate dwell-times results, for both certain and uncertain systems. It is also shown that this approach may be applied to a wider class of impulsive systems than existing methods. Some examples, notably on sampled-data systems, illustrate the efficiency of the approach.Comment: 13 pages, 2 figures, Accepted at Systems & Control Letter

Stability and stabilization of sampled-data control for lure systems

Este trabalho apresenta um novo método para a análise de estabilidade e estabilização de sistemas do tipo Lure com controle amostrado, sujeitos a amostragem aperiódica e não linearidades que são limitadas em setor e restritas em derivada, em ambos contextos global e regional. Assume-se que os estados da planta estão disponíveis para medição e que as não linearidades são conhecidas, o que leva a uma formulação mais geral do problema. Os estados são adquiridos por um controlador digital que atualiza a entrada de controle em instantes de tempo discretos e aperiódicos, mantendo-a constante entre dois instantes sucessivos de amostragem. A abordagem apresentada neste trabalho é baseada no uso de uma nova classe de looped-functionals e em uma função do tipo Lure generalizada, que leva a condições de estabilidade e estabilização que são escritas na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) e quasi-LMIs, respectivamente. Com base nestas condições, problemas de otimização são formulados com o objetivo de computar o intervalo máximo entre amostragens ou os limites máximos do setor para os quais a estabilidade assintótica da origem do sistema de dados amostrados em malha fechada é garantida. No caso em que as condições de setor são válidas apenas localmente, a solução desses problemas também fornece uma estimativa da região de atração para as trajetórias em tempo contínuo do sistema em malha fechada. Como as condições de síntese são quasi-LMIs, um algoritmo de otimização por enxame de partículas é proposto para lidar com as não linearidades envolvidas nos problemas de otimização, que surgem do produto de algumas variáveis de decisão. Exemplos numéricos são apresentados ao longo do trabalho para destacar as potencialidades do método.This work presents a new method for stability analysis and stabilization of sampleddata controlled Lure systems, subject to aperiodic sampling and nonlinearities that are sector bounded and slope restricted, in both global and regional contexts. We assume that the states of the plant are available for measurement and that the nonlinearities are known, which leads to a more general formulation of the problem. The states are acquired by a digital controller which updates the control input at aperiodic discrete-time instants, keeping it constant between successive sampling instants. The approach here presented is based on the use of a new class of looped-functionals and a generalized Luretype function, which leads to stability and stabilization conditions that are written in the form of Linear Matrix Inequalities (LMIs) and quasi-LMIs, respectively. On this basis, optimization problems are formulated aiming to compute the maximal intersampling interval or the maximal sector bounds for which the asymptotic stability of the origin of the sampled-data closed-loop system is guaranteed. In the case where the sector conditions hold only locally, the solution of these problems also provide an estimate of the region of attraction for the continuous-time trajectories of the closed-loop system. As the synthesis conditions are quasi-LMIs, a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is proposed to deal with the involved nonlinearities in the optimization problems, which arise from the product of some decision variables. Numerical examples are presented throughout the work to highlight the potentialities of the method

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

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

Stabilization of systems with asynchronous sensors and controllers

We study the stabilization of networked control systems with asynchronous sensors and controllers. Offsets between the sensor and controller clocks are unknown and modeled as parametric uncertainty. First we consider multi-input linear systems and provide a sufficient condition for the existence of linear time-invariant controllers that are capable of stabilizing the closed-loop system for every clock offset in a given range of admissible values. For first-order systems, we next obtain the maximum length of the offset range for which the system can be stabilized by a single controller. Finally, this bound is compared with the offset bounds that would be allowed if we restricted our attention to static output feedback controllers.Comment: 32 pages, 6 figures. This paper was partially presented at the 2015 American Control Conference, July 1-3, 2015, the US

Survey on time-delay approach to networked control

This paper provides a survey on time-delay approach to networked control systems (NCSs). The survey begins from a brief summary on fundamental network-induced issues in NCSs and the main approaches to the modelling of NCSs. In particular, a comprehensive introduction to time-delay approach to sampled-data and networked control is provided. Then, recent results on time-delay approach to event-triggered control are recalled. The survey highlights time-delay approach developed to modelling, analysis and synthesis of NCSs, under communication constraints, with a particular focus on Round-Robin, Try-once-discard and stochastic protocols. The time-delay approach allows communication delays to be larger than the sampling intervals in the presence of scheduling protocols. Moreover, some results on networked control of distributed parameter systems are surveyed. Finally, conclusions and some future research directions are briefly addressed