On the convexity of static output feedback control synthesis for systems with lossless nonlinearities
On the convexity of static output feedback control synthesis for systems with lossless nonlinearities
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无损非线性系统静态输出反馈控制综合的凸性
DOI：
10.1016/j.automatica.2023.111380
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
6.4
通讯作者：
Hemati, Maziar S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mushtaq, Talha;Seiler, Peter;Hemati, Maziar S.
计算稳定的静态输出反馈（SOF）控制器是一个NP难问题，在一般情况下。然而，这些控制器已经积累了流行，在最近几年，因为它们的反馈控制应用，如流体流量控制和传感器/致动器的选择的实际用途。合成SOF控制器的固有困难根源于解决一系列非凸问题，这些问题使得解决方案在计算上难以处理。在这份说明中，我们表明，SOF合成是一个凸问题的特定情况下，系统与一个loslesless（即，节能）的非线性。我们所提出的方法，确保渐近稳定的SOF控制器通过强制执行的losles的行为的非线性使用二次约束的方法。特别是，我们制定了一个双线性矩阵不等式（BMI）使用的方法，然后表明，由此产生的BMI可以重铸为一个线性矩阵不等式（LMI）。由此产生的LMI是一个凸问题，其可行的解决方案，如果存在，产生一个渐近稳定的SOF控制器。
Computing a stabilizing static output-feedback (SOF) controller is an NP-hard problem, in general. Yet, these controllers have amassed popularity in recent years because of their practical use in feedback control applications, such as fluid flow control and sensor/actuator selection. The inherent difficulty of synthesizing SOF controllers is rooted in solving a series of non-convex problems that make the solution computationally intractable. In this note, we show that SOF synthesis is a convex problem for the specific case of systems with a l o s s l e s s (ie, energy-conserving) nonlinearity. Our proposed method ensures asymptotic stability of an SOF controller by enforcing the l o s s l e s s behavior of the nonlinearity using a quadratic constraint approach. In particular, we formulate a bilinear matrix inequality (BMI) using the approach, then show that the resulting BMI can be recast as a linear matrix inequality (LMI). The resulting LMI is a convex problem whose feasible solution, if one exists, yields an asymptotically stabilizing SOF controller.
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