Controllo robusto e nonlineare
Linee di ricerca:
- Regolazione nonlineare
- Stabilizzazione di sistemi nolineari
- Linearizzazione dinamica di retroazioni
- Controllo robusto
- Controllo quantizzato
- Applicazioni del controllo nonlineare
Membri:
Stefano Battilotti, Claudia Califano, Francesco Delli Priscoli, Claudio De Persis, Alberto Isidori (leader), Salvatore Monaco.
Dottorandi:
A. Di Giorgio.
Post Doc:Fabio Celani.
La ricerca sul controllo robusto e nonlineare all’Università Sapienza è stata attiva a partire dagli anni 70 e, storicamente, ha svolto un ruolo guida a livello internazionale. L’approccio geometrico al progetto di retroazioni nonlineari, sviluppato verso la fine degli anni 70, ha segnato l’inizio di una nuova area di ricerca che, nei decenni seguenti, ha profondamente influenzato lo sviluppo dell’intera disciplina. Il concetto di equivalenza sotto retroazione (nonlineare) e di dinamica zero, le loro proprietà e implicazioni nel progetto di controllori a retroazione sono forse i concetti più spesso usati nella sintesi di stabilizzatori. L’approccio geometrico svolge anche un ruolo fondamentale nell’analisi di sistemi definiti su gruppi di Lie, con numerose applicazioni al controllo di veicoli spaziali e di robot mobili. L’evoluzione naturale dell’approccio geometrico all’analisi e al progetto di sistemi nonlineari ha portato al raffinamento dei concetti su cui si basa la sintesi di controllori in grado di sagomare la risposta in regime permanente dei sistemi. Attualmente, questa linea di ricerca viene continuata affrontando lo studio di problemi di regolazione per sistemi caratterizzati da dinamiche zero instabili e lo sviluppo di metodi di stabilizzazione robusta nel caso di reazione da misure. Un approccio generale alla stabilizzazione robusta è quello che si basa sul concetto di funzioni di Lyapunov filtrate. La caratteristica principale di queste funzioni è che esse sono facili da costruire e da comporre, anche nel caso di sistemi non triangolari, al fine di ottenere funzioni di Lyapunov utilizzabili nel progetto di controllori stabilizzanti. Sono stati anche sviluppati metodi per il progetto di funzioni di Lyapunov filtrate composte. Tecniche di controllo robusto e nonlineare sono utili per raggiungere obiettivi di controllo nel caso di strutture di informazione limitate, quali ad esempio il caso di misure che restituiscono solo valori finiti e/o di retroazioni fornite agli attuatori in modo irregolare. I problemi principali in questo settore comprendono la caratterizzazione della minima quantità di informazione necessaria a ottenere un certo risultato di controllo e la robustezza rispetto alle incertezze del processo, nonché ai ritardi e a perdita di infomazione.
La regolazione dell’uscita per sistemi aventi dinamica zero instabile è perseguita mediante un approccio sistematico di riduzione, nel quale i gradi di libertà nella scelta del modello interno vengono ottimizzati allo scopo di semplificare il compito susseguente di stabilizzare la varietà invariante sulla quale si annulla l’errore. In particolare, si prevede che l’analisi getti una nuova luce sul problema della caratterizzazione dei limiti delle prestazioni nel controllo di sistemi a fase non minima, in particolare con riferimento al problema dell’inseguimento/reiezione di segnali esogeni ricorrenti. I progressi nella stabilizzazione robusta sono basati su uno studio dettagliato delle proprietà di non-omogeneità, e inquadrano in un contesto unificato i risultati esistenti relativi alla stabilizzazione semiglobale e al progetto di osservatori basati su omogeneità e triangolarità e danno luogo a nuovi risultati nel caso di non-omogeneità. Una sfida rilevante, nella ricerca sul controllo nel caso di infomazione limitata riguarda il progetto di controllori distribuiti su reti. In questo caso i controllori cooperano per ottenere uno scopo comune, ma hanno accesso solo all’informazione fornita dai sistemi vicini. Le applicazioni comprendono il controllo di sistemi a larga-scala distribuiti, il controllo cooperativo di sistemi di robot e la stima distribuita.
Progetti:
Stability analysis and implementation of networked systems governed by Kuramoto oscillators
(2 progetti consecutivi),
Settembre 2008 - Agosto 2010 The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Advanced Methods for Feedback Control of Uncertain Nonlinear Systems
MIUR - PRIN 2008