CAREER: Robust Nonlinear Control: Problems and Challenges from Communication Networks

职业:鲁棒非线性控制:通信网络的问题和挑战

基本信息

  • 批准号:
    0093176
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2001-05-15 至 2007-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It is widely recognized that linear control laws are inadequate to account forsevere nonlinearities and uncertainties that many physical systems possess.Two examples of such systems, that will be studied in this project,are underactuated mechanical systems and communication networks.The issue of designing performance-aimed nonlinear controllerswith robustness to significant uncertainties has drawn attention ofmany researchers in the last 20 years.Phase I of this project will continue the study of nonlinear systems withdynamic uncertainties, initiated in our earlier work, and provide furtherinsights into the inherent limitations on achievable performancecaused by (input) dynamic uncertainties.Despite many elegant results in the recent literature of nonlinear control,their direct application to decentralized nonlinear systems with complexinterconnecting structures seems to be limited from a practical point of view. On the basis of the new framework of nonlinear ISS (input-to-state stability) small-gain theorems, we will develop nonlinear feedback design tools for important classes of decentralized nonlinear systemswith applications to communication networks.Phase II of this project is to address some interesting nonlinearcontrol problems in communication networks. The study of hard saturationnonlinearities and time-varying uncertain propagation delays in such systemswill generate new decentralized/nonlinear control problems as applicationsfor the basic research in Phase I.We expect that our contributions from the nonlinear control perspectivewill enhance the NSF's existing investment in this active application area.The educational element of this CAREER development plan is closely linked tothe research work. We will enhance the current control curriculum at Polytechnicby incorporating ``nonlinear'' thinking into the classical feedback control courses where ``linear'' methods are now the focal point, and by developing Web-based educational tools and tutorials.The specific goals of the educational plan include:(1) developing a new graduate course {\em Nonlinear Systems Theory}to report on recent developments in nonlinear systems and control;(2) setting up a Laboratory for Robust Nonlinear Control for research and education,which strengthens the Department's activities in control;(3) promoting hands-on experiments and involving undergraduate students in research-oriented and application-driven projects; and(4) developing interactions with practicing engineers for technology transfer and dissemination of new theory through seminars, workshops and continuing education programs.
人们普遍认识到,线性控制律不足以解释许多物理系统所具有的严重非线性和不确定性。本项目将研究的这类系统的两个例子是欠驱动机械系统和通信网络。在过去的20年里,设计对重大不确定性具有鲁棒性的以性能为目标的非线性控制器的问题引起了许多研究人员的注意。本项目的第一阶段将继续我们早期工作中开始的具有动态不确定性的非线性系统的研究,并进一步深入地了解(输入)动态不确定性对可实现性能的内在限制。尽管在最近的非线性控制文献中有许多优秀的结果,从实用的角度来看,它们在具有复杂互联结构的分散非线性系统中的直接应用似乎是有限的。在新的非线性输入-状态稳定(ISS)小增益定理框架的基础上,我们将开发一类重要的分散非线性系统的非线性反馈设计工具,并将其应用于通信网络。对这类系统的硬饱和非线性和时变不确定传播时滞的研究将产生新的分散/非线性控制问题,作为第一阶段基础研究的应用。我们期望从非线性控制角度的贡献将增加NSF在这一活跃应用领域的现有投资。本职业发展计划的教育因素与研究工作密切相关。我们将加强理工学院目前的控制课程,把“非线性”思维融入以“线性”方法为重点的经典反馈控制课程,并开发网上教学工具和教程。教育计划的具体目标包括:(1)开发一门新的研究生课程,报告非线性系统和控制的最新发展;(2)设立稳健非线性控制研究和教育实验室,以加强系在控制方面的活动;(3)促进动手实验,并让本科生参与以研究为导向和以应用为导向的项目;以及(4)通过研讨会、研讨会和继续教育计划,发展与实践工程师的互动,以进行技术转移和新理论的传播。

项目成果

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知道了