基于凸优化的随机非线性系统鲁棒控制器设计
系统与控制
2020-11-23 v3 机器人学
系统与控制
最优化与控制
摘要
本文提出基于凸优化的随机稳态跟踪误差最小化（CV-STEM），这是一种针对一类伊藤随机非线性系统与拉格朗日系统的新型状态反馈控制框架。其创新之处在于通过最优收缩度量计算控制输入，从而贪心最小化系统轨迹稳态均方跟踪误差的上界。尽管最小化该上界的问题是非凸的，但利用非线性系统方程的状态依赖系数参数化，给出了其等价的凸形式。基于随机增量收缩分析表明，CV-STEM 为误差在所有时刻的指数有界性提供了具有 L2-鲁棒性性质的充分保证。为实现其基于采样的实现，我们给出了关于状态与时间依赖度量的离散时间随机收缩分析，并明确了其与连续时间情形的显式联系。我们通过航天器姿态控制与同步问题验证了 CV-STEM 相对于 PID、H-无穷与基线非线性控制器的优越性。
引用
@article{arxiv.2006.04359,
title = {Robust Controller Design for Stochastic Nonlinear Systems via Convex Optimization},
author = {Hiroyasu Tsukamoto and Soon-Jo Chung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.04359},
year = {2020}
}
备注
IEEE Transactions on Automatic Control, Preprint version, Oct. 2020