用于石油钻探与救灾的 ODE-PDE-ODE 双曲夹心系统的延迟补偿控制
最优化与控制
2020-07-20 v3 偏微分方程分析
摘要
受石油钻探中深水施工船海底安装，以及救灾中无人机物资投递等工程应用驱动，我们研究了被两个 ODE 夹在中间的异向耦合双曲 PDE 的输出反馈边界控制，其中测量值是一个 ODE 的输出状态并遭受时间延迟。在将时间延迟动力学重写为左边界与夹心系统相连的输运 PDE 后，构建状态观测器，利用最后一个输运 PDE 的右边界状态来估计 ODE-异向耦合双曲 PDE-ODE-输运 PDE 整体系统的状态。设计基于观测器的、作用于第一个 ODE 的输出反馈控制器，利用反步变换和频域设计来稳定整体系统。证明了闭环系统的指数稳定性结果，以及控制输入的界和指数收敛性。所得理论结果作为仿真案例应用于深水石油钻探施工船的控制，仿真结果表明所提控制设计减小了缆绳振荡并将待安装石油钻探设备放置于海床目标区域。同时也展示了在极端和未建模扰动下性能的退化。
引用
@article{arxiv.1910.05948,
title = {Delay-Compensated Control of Sandwiched ODE-PDE-ODE Hyperbolic Systems for Oil Drilling and Disaster Relief},
author = {Ji Wang and Miroslav Krstic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05948},
year = {2020}
}
备注
Supplementary document of the paper "Delay-compensated control of sandwiched ODE-PDE-ODE hyperbolic systems for oil drilling and disaster relief"