Event-triggered control for nonlinear systems

Abstract

Nesta tese abordamos o projeto de controle acionado por eventos para sistemas não lineares, com foco na aplicação em comboio de veículos não homogêneos. Devido à presença de incertezas paramétricas e distúrbios exógenos, a técnica clássica de linearização por realimentação não pode ser aplicada para obter um comboio linear e homogêneo. Para resolver essa questão, propomos um observador de distúrbios (DOB : \emph{Disturbance observer}) para estimar um distúrbio ``virtual'', representando os efeitos tanto da incerteza paramétrica quanto dos sinais externos não medidos. O distúrbio estimado é incorporado diretamente na lei de controle de linearização por realimentação para compensação das incertezas. Considerando os efeitos da compensação, para avaliar a estabilidade individual e a estabilidade do comboio, formulamos um subsistema sobreposto que representa a interação entre veículos que trocam informações diretamente. Por meio dessa formulação, a estabilidade individual e do comboio não homogêneo pode ser estudada utilizando a análise de estabilidade $\mathcal{L}_2$ de apenas um subsistema sobreposto, garantindo a escalabilidade das condições de estabilidade propostas. Considerando a transmissão baseada em eventos para comunicação eficiente em termos de recursos, derivamos condições suficientes usando funcionais de Lyapunov-Krasovskii adequados e técnicas de relaxamento para métodos de controle acionado por eventos dinâmicos (ETC : \emph{Event-triggered control}) para garantir a estabilidade individual e do comboio nos casos, com e sem atrasos de comunicação. Para garantir um comportamento livre de Zenão, um tempo mínimo entre transmissões consecutivas é imposto. Para incluir esse tempo no modelo do subsistema sobreposto, o mesmo é reescrito como um sistema chaveado baseado nos intervalos durante os quais o mecanismo de disparo está ativo. Como uma extensão das abordagem ETC aplicada ao comboio, propomos um método para co-projeto de ETC aplicado a sistemas não lineares, baseado em uma técnica de linearização por realimentação. As condições de co-projeto para o controlador e o mecanismo de acionamento de eventos são reformuladas como um problema de otimização sujeito a restrições sob a forma de desigualdades matriciais lineares. Simulações extensivas e comparações são apresentadas para cada controlador ETC proposto com intuito de ilustrar as vantagens dos respectivos métodos em relação à literatura relacionada.