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Hybrid feedback control and robust stabilization of nonlinear systems / Prieur, Christophe in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) . - 2103-2117 p. Titre : Hybrid feedback control and robust stabilization of nonlinear systems Titre original : Commande de rétroaction hybride et stabilisation robuste des systèmes non linéaires Type de document : texte imprimé Auteurs : Prieur, Christophe, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur ; Goebel, Rafal, Auteur Article en page(s) : 2103-2117 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Hybrid  control  Hybrid  systems  Nonlinear  systems  Patchy  vector  fields  Robust  stabilization  Commande  hybride  Systèmes  hybrides  Systèmes  non  linéaires  Champs  de  vecteur  inégaux  Stabilisation  robuste Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, we show, for any nonlinear system that is asymptotically controllable to a compact set, that a logic-based, hybrid feedback can achieve asymptotic stabilization that is robust to small measurement noise, actuator error, and external disturbance. The construction of such a feedback hinges upon recasting a stabilizing patchy feedback in a hybrid framework by making it dynamic with a discrete state, while insisting on semicontinuity and closedness properties of the hybrid feedback and of the resulting closed-loop hybrid system. The robustness of stability is then shown as a generic property of hybrid systems having the said regularity properties. Auxiliary results give uniformity of convergence and of overshoots for hybrid systems, and give a characterization of asymptotic stability of compact sets. En ce document, nous montrons, pour n'importe quel système non linéaire qui est asymptotiquement contrôlable à un ensemble compact, qu'une rétroaction logique-basée et hybride peut réaliser la stabilisation asymptotique qui est robuste au petit bruit de mesure, à l'erreur de déclencheur, et à la perturbation externe. La construction d'une telle rétroaction tourne autour de remanier une rétroaction inégale stabilisante dans un cadre hybride en le rendant dynamique avec un état discret, tout en insistant sur des propriétés de semicontinuity et de closedness de la rétroaction hybride et du système hybride en circuit fermé en résultant. La robustesse de la stabilité est alors montrée comme propriété générique des systèmes hybrides ayant les propriétés dites de régularité. Les résultats auxiliaires donnent l'uniformité de la convergence et des overshoots pour les systèmes hybrides, et donnent une caractérisation de la stabilité asymptotique des ensembles compacts. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes non linéaires En ligne : christophe.prieur@laas.fr, rafal.k.goebel@gmail.com, teel@ece.ucsb.edu [article] Hybrid feedback control and robust stabilization of nonlinear systems = Commande de rétroaction hybride et stabilisation robuste des systèmes non linéaires [texte imprimé] / Prieur, Christophe, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur ; Goebel, Rafal, Auteur . - 2103-2117 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) . - 2103-2117 p. Mots-clés : Hybrid  control  Hybrid  systems  Nonlinear  systems  Patchy  vector  fields  Robust  stabilization  Commande  hybride  Systèmes  hybrides  Systèmes  non  linéaires  Champs  de  vecteur  inégaux  Stabilisation  robuste Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, we show, for any nonlinear system that is asymptotically controllable to a compact set, that a logic-based, hybrid feedback can achieve asymptotic stabilization that is robust to small measurement noise, actuator error, and external disturbance. The construction of such a feedback hinges upon recasting a stabilizing patchy feedback in a hybrid framework by making it dynamic with a discrete state, while insisting on semicontinuity and closedness properties of the hybrid feedback and of the resulting closed-loop hybrid system. The robustness of stability is then shown as a generic property of hybrid systems having the said regularity properties. Auxiliary results give uniformity of convergence and of overshoots for hybrid systems, and give a characterization of asymptotic stability of compact sets. En ce document, nous montrons, pour n'importe quel système non linéaire qui est asymptotiquement contrôlable à un ensemble compact, qu'une rétroaction logique-basée et hybride peut réaliser la stabilisation asymptotique qui est robuste au petit bruit de mesure, à l'erreur de déclencheur, et à la perturbation externe. La construction d'une telle rétroaction tourne autour de remanier une rétroaction inégale stabilisante dans un cadre hybride en le rendant dynamique avec un état discret, tout en insistant sur des propriétés de semicontinuity et de closedness de la rétroaction hybride et du système hybride en circuit fermé en résultant. La robustesse de la stabilité est alors montrée comme propriété générique des systèmes hybrides ayant les propriétés dites de régularité. Les résultats auxiliaires donnent l'uniformité de la convergence et des overshoots pour les systèmes hybrides, et donnent une caractérisation de la stabilité asymptotique des ensembles compacts. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes non linéaires En ligne : christophe.prieur@laas.fr, rafal.k.goebel@gmail.com, teel@ece.ucsb.edu

Invariance principles for hybrid systems with connections to detectability and asymptotic stability / Sanfelice, Ricardo G. in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2282-2297 p. Titre : Invariance principles for hybrid systems with connections to detectability and asymptotic stability Titre original : Principes d'invariance pour les systèmes hybrides avec des raccordements à la détectabilité et à la stabilité asymptotique Type de document : texte imprimé Auteurs : Sanfelice, Ricardo G., Auteur ; Goebel, Rafal, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur Article en page(s) : 2282-2297 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Asymptotic  stability  Detectability  Graphical  convergence  Hybrid  systems  Invariance  principles  Stabilité  asymptotique  Détectabilité  Convergence  graphique  Systèmes  hybrides  Principes  d'invariance Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper shows several versions of the (LaSalle's) invariance principle for general hybrid systems. The broad framework allows for nonuniqueness of solutions, Zeno behaviors, and does not insist on continuous dependence of solutions on initial conditions. Instead, only a mild structural property involving graphical convergence of solutions is posed. The general invariance results are then specified to hybrid systems given by set-valued data. Further results involving invariance as well as observability, detectability, and asymptotic stability are given. Ce document montre plusieurs versions du principe de l'invariance (de LaSalle) pour les systèmes hybrides généraux. Le large cadre tient compte du nonuniqueness des solutions, comportements de Zeno, et n'insiste pas sur la dépendance continue des solutions à l'égard des conditions initiales. Au lieu de cela, seulement une propriété structurale douce impliquant la convergence graphique des solutions est posée. Les résultats généraux d'invariance sont alors spécifiés aux systèmes hybrides donnés par des données placer-évaluées. D'autres résultats impliquant l'invariance aussi bien que l'observabilité, la détectabilité, et la stabilité asymptotique sont donnés. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes dynamiques hybrides En ligne : rsanfelice@ece.ucsb.edu, rafal.k.goebel@gmail.com, teel@ece.ucsb.edu [article] Invariance principles for hybrid systems with connections to detectability and asymptotic stability = Principes d'invariance pour les systèmes hybrides avec des raccordements à la détectabilité et à la stabilité asymptotique [texte imprimé] / Sanfelice, Ricardo G., Auteur ; Goebel, Rafal, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur . - 2282-2297 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2282-2297 p. Mots-clés : Asymptotic  stability  Detectability  Graphical  convergence  Hybrid  systems  Invariance  principles  Stabilité  asymptotique  Détectabilité  Convergence  graphique  Systèmes  hybrides  Principes  d'invariance Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper shows several versions of the (LaSalle's) invariance principle for general hybrid systems. The broad framework allows for nonuniqueness of solutions, Zeno behaviors, and does not insist on continuous dependence of solutions on initial conditions. Instead, only a mild structural property involving graphical convergence of solutions is posed. The general invariance results are then specified to hybrid systems given by set-valued data. Further results involving invariance as well as observability, detectability, and asymptotic stability are given. Ce document montre plusieurs versions du principe de l'invariance (de LaSalle) pour les systèmes hybrides généraux. Le large cadre tient compte du nonuniqueness des solutions, comportements de Zeno, et n'insiste pas sur la dépendance continue des solutions à l'égard des conditions initiales. Au lieu de cela, seulement une propriété structurale douce impliquant la convergence graphique des solutions est posée. Les résultats généraux d'invariance sont alors spécifiés aux systèmes hybrides donnés par des données placer-évaluées. D'autres résultats impliquant l'invariance aussi bien que l'observabilité, la détectabilité, et la stabilité asymptotique sont donnés. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes dynamiques hybrides En ligne : rsanfelice@ece.ucsb.edu, rafal.k.goebel@gmail.com, teel@ece.ucsb.edu

Nominally robust model predictive control with state constraints / Grimm, Gene in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°10 (Octobre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°10 (Octobre 2007) . - 1856-1870 p. Titre : Nominally robust model predictive control with state constraints Titre original : Commande prédictive modèle nominalement robuste avec des contraintes d'état Type de document : texte imprimé Auteurs : Grimm, Gene, Auteur ; Messina, Michael J., Auteur ; Tuna, Sezai E., Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur Article en page(s) : 1856-1870 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Discrete-time  systems  Nonlinear  model  predictive  control  (MPC)  Robustness  Receding  horison  control  Systèmes  de  temps  discret  Commande  prédictive  de  modèle  non  linéaire  (MPC)  Robustesse  Horison  recul  de  contrôle Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, we present robust stability results for constrained discrete-time nonlinear systems using a finite-horizon model predictive control (MPC) algorithm for which we do not require the terminal cost to have any particular properties. We introduce a definition that attempts to characterize the robustness properties of the MPC optimization problem. We assume the systems under consideration satisfy this definition (for which we give sufficient conditions) and make two further assumptions. These are that the value function is bounded by a Kinfin function of a state measure (related to the distance from the state to some target set) and that this measure is detectable from the stage cost used in the MPC algorithm. We show that these assumptions lead to stability that is robust to sufficiently small disturbances. While in general the results are semiglobal and practical, when the detectability and upper bound assumptions are satisfied with linear Kinfin functions, the stability and robustness are either semiglobal or global (with respect to the feasible set). We discuss algorithms employing terminal inequality constraints and also provide a specific example of an algorithm that employs a terminal equality constraint. En ce document, nous présentons des résultats robustes de stabilité pour les systèmes non linéaires contraints de temps discret utilisant un modèle d'horizon fini l'algorithme que prédictif de la commande (MPC) pour lequel nous n'exigent pas du coût terminal de n'avoir aucune propriété particulière. Nous présentons une définition qui essaye de caractériser les propriétés de robustesse du problème d'optimisation de MPC. Nous supposons que les systèmes à l'étude satisfont cette définition (pour ce que nous donnons à des conditions suffisantes) et font encore deux prétentions. Ce sont que la fonction de valeur est liée par une fonction de Kinfin d'une mesure d'état (liée à la distance de l'état à un certain objectif fixé) et que cette mesure est discernable du coût d'étape utilisé dans l'algorithme de MPC. Nous prouvons que ces prétentions mènent à la stabilité qui est robuste aux perturbations suffisamment petites. Tandis qu'en général les résultats sont semiglobal et pratiques, quand les prétentions de détectabilité et de limite supérieure sont satisfaites des fonctions linéaires de Kinfin, la stabilité et la robustesse sont semiglobal ou globales (en ce qui concerne l'ensemble faisable). Nous discutons des algorithmes utilisant des contraintes terminales d'inégalité et fournissons également un exemple spécifique d'un algorithme qui utilise une contrainte terminale d'égalité. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Commande non linéaire En ligne : grimm@raytheon.com, mmessina@ece.ucsb.edu, emre@ece.ucsb.edu, teel@ece.ucsb.edu [article] Nominally robust model predictive control with state constraints = Commande prédictive modèle nominalement robuste avec des contraintes d'état [texte imprimé] / Grimm, Gene, Auteur ; Messina, Michael J., Auteur ; Tuna, Sezai E., Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur . - 1856-1870 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°10 (Octobre 2007) . - 1856-1870 p. Mots-clés : Discrete-time  systems  Nonlinear  model  predictive  control  (MPC)  Robustness  Receding  horison  control  Systèmes  de  temps  discret  Commande  prédictive  de  modèle  non  linéaire  (MPC)  Robustesse  Horison  recul  de  contrôle Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, we present robust stability results for constrained discrete-time nonlinear systems using a finite-horizon model predictive control (MPC) algorithm for which we do not require the terminal cost to have any particular properties. We introduce a definition that attempts to characterize the robustness properties of the MPC optimization problem. We assume the systems under consideration satisfy this definition (for which we give sufficient conditions) and make two further assumptions. These are that the value function is bounded by a Kinfin function of a state measure (related to the distance from the state to some target set) and that this measure is detectable from the stage cost used in the MPC algorithm. We show that these assumptions lead to stability that is robust to sufficiently small disturbances. While in general the results are semiglobal and practical, when the detectability and upper bound assumptions are satisfied with linear Kinfin functions, the stability and robustness are either semiglobal or global (with respect to the feasible set). We discuss algorithms employing terminal inequality constraints and also provide a specific example of an algorithm that employs a terminal equality constraint. En ce document, nous présentons des résultats robustes de stabilité pour les systèmes non linéaires contraints de temps discret utilisant un modèle d'horizon fini l'algorithme que prédictif de la commande (MPC) pour lequel nous n'exigent pas du coût terminal de n'avoir aucune propriété particulière. Nous présentons une définition qui essaye de caractériser les propriétés de robustesse du problème d'optimisation de MPC. Nous supposons que les systèmes à l'étude satisfont cette définition (pour ce que nous donnons à des conditions suffisantes) et font encore deux prétentions. Ce sont que la fonction de valeur est liée par une fonction de Kinfin d'une mesure d'état (liée à la distance de l'état à un certain objectif fixé) et que cette mesure est discernable du coût d'étape utilisé dans l'algorithme de MPC. Nous prouvons que ces prétentions mènent à la stabilité qui est robuste aux perturbations suffisamment petites. Tandis qu'en général les résultats sont semiglobal et pratiques, quand les prétentions de détectabilité et de limite supérieure sont satisfaites des fonctions linéaires de Kinfin, la stabilité et la robustesse sont semiglobal ou globales (en ce qui concerne l'ensemble faisable). Nous discutons des algorithmes utilisant des contraintes terminales d'inégalité et fournissons également un exemple spécifique d'un algorithme qui utilise une contrainte terminale d'égalité. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Commande non linéaire En ligne : grimm@raytheon.com, mmessina@ece.ucsb.edu, emre@ece.ucsb.edu, teel@ece.ucsb.edu

Stability of wireless and wireline networked control systems / Tabbara, Mohammad in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°9 (Septembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°9 (Septembre 2007) . - 1615-1630 p. Titre : Stability of wireless and wireline networked control systems Titre original : Stabilité des systèmes de contrôle gérés en réseau de radio et de câble Type de document : texte imprimé Auteurs : Tabbara, Mohammad, Auteur ; Nesic, Dragan, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur Article en page(s) : 1615-1630 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Networked  control  Scheduling  Stabilization  Wireless  networks  Commande  gérée  en  réseau  Stabilisation  Réseaux  sans  fil Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper provides a general framework for analyzing the stability of general nonlinear networked control systems (NCS) with disturbances in the setting of stability. Our presentation provides sharper results for both gain and maximum allowable transfer interval (MATI) than previously obtainable and details the property of uniformly persistently exciting scheduling protocols. This class of protocols was shown to lead to stability for high enough transmission rates and were a natural property to demand, especially in the design of wireless scheduling protocols. The property is used directly in a novel proof technique based on the notions of vector comparison and (quasi)-monotone systems. We explore these results through analytical comparisons to those in the literature, as well as through simulations and numerical comparisons that verify that the uniform persistence of excitation property of protocols is, in some sense, the ldquofinestrdquo property that can be extracted from wireless scheduling protocols. Ce document fournit à un cadre général pour analyser la stabilité des systèmes de contrôle gérés en réseau non linéaires généraux (NCS) des perturbations dans l'arrangement de la stabilité. Notre présentation fournit de plus forts résultats pour le gain et l'intervalle maximal permis de transfert (MATI) que précédemment procurable et les détails la propriété d'exciter uniformément constamment des protocoles de établissement du programme. Cette classe des protocoles a été montrée pour mener à la stabilité pour haut assez de taux de transmission et était une propriété normale à exiger, particulièrement dans la conception des protocoles de établissement du programme sans fil. La propriété est employée directement dans une technique originale de preuve basée sur les notions de la comparaison de vecteur et (quasi) - les systèmes monotones. Nous explorons ces résultats par des comparaisons analytiques à ceux dans la littérature, aussi bien que des simulations traversantes et des comparaisons numériques qui vérifient que la persistance uniforme de la propriété d'excitation des protocoles est, dans un certain sens, la propriété de ldquofinestrdquo qui peut être extraite à partir des protocoles de établissement du programme sans fil. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Réseaux locaux sans fil En ligne : m.tabbara@ee.unimelb.edu.au, teel@ece.ucsb.edu [article] Stability of wireless and wireline networked control systems = Stabilité des systèmes de contrôle gérés en réseau de radio et de câble [texte imprimé] / Tabbara, Mohammad, Auteur ; Nesic, Dragan, Auteur ; Teel, Andrew R., Auteur . - 1615-1630 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°9 (Septembre 2007) . - 1615-1630 p. Mots-clés : Networked  control  Scheduling  Stabilization  Wireless  networks  Commande  gérée  en  réseau  Stabilisation  Réseaux  sans  fil Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper provides a general framework for analyzing the stability of general nonlinear networked control systems (NCS) with disturbances in the setting of stability. Our presentation provides sharper results for both gain and maximum allowable transfer interval (MATI) than previously obtainable and details the property of uniformly persistently exciting scheduling protocols. This class of protocols was shown to lead to stability for high enough transmission rates and were a natural property to demand, especially in the design of wireless scheduling protocols. The property is used directly in a novel proof technique based on the notions of vector comparison and (quasi)-monotone systems. We explore these results through analytical comparisons to those in the literature, as well as through simulations and numerical comparisons that verify that the uniform persistence of excitation property of protocols is, in some sense, the ldquofinestrdquo property that can be extracted from wireless scheduling protocols. Ce document fournit à un cadre général pour analyser la stabilité des systèmes de contrôle gérés en réseau non linéaires généraux (NCS) des perturbations dans l'arrangement de la stabilité. Notre présentation fournit de plus forts résultats pour le gain et l'intervalle maximal permis de transfert (MATI) que précédemment procurable et les détails la propriété d'exciter uniformément constamment des protocoles de établissement du programme. Cette classe des protocoles a été montrée pour mener à la stabilité pour haut assez de taux de transmission et était une propriété normale à exiger, particulièrement dans la conception des protocoles de établissement du programme sans fil. La propriété est employée directement dans une technique originale de preuve basée sur les notions de la comparaison de vecteur et (quasi) - les systèmes monotones. Nous explorons ces résultats par des comparaisons analytiques à ceux dans la littérature, aussi bien que des simulations traversantes et des comparaisons numériques qui vérifient que la persistance uniforme de la propriété d'excitation des protocoles est, dans un certain sens, la propriété de ldquofinestrdquo qui peut être extraite à partir des protocoles de établissement du programme sans fil. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Réseaux locaux sans fil En ligne : m.tabbara@ee.unimelb.edu.au, teel@ece.ucsb.edu