Robust Hybrid Adaptive Control via Enhanced Lyapunov Function for Chaotic Systems with Large Time Delays

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 1

فایل این مقاله در 25 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-11-1_006

تاریخ نمایه سازی: 29 دی 1404

چکیده مقاله:

This paper introduces a robust hybrid adaptive control framework for stabilizing chaotic systems under persistent, potentially large time delays. The controller is based on an enhanced Lyapunov–Krasovskii functional that integrates an energy-capturing integral term with a bounded trigonometric term. The integral term accounts for historical effects by quantifying cumulative energy over the delay period, while the trigonometric term attenuates nonlinear oscillations. Embedding these components in a single control law yields stabilization of all state variables to the equilibrium despite substantial delays. We establish Uniform Ultimate Boundedness, showing that trajectories enter a compact neighborhood of the equilibrium after a finite transient and subsequently converge. Adjustable gains enable practitioners to determine the convergence radius and the size of the attraction region according to practical requirements. The method is validated on the delayed Lorenz system; simulations with a ۲۰-second delay demonstrate rapid convergence to a small neighborhood of the equilibrium, with the Lyapunov functional derivative remaining non-positive. A comparative study with established controllers underscores the proposed approach’s favorable trade-offs among computational cost, oscillation suppression, and explicit stability guarantees. Overall, the proposed framework delivers a practical, robust, and high-performance solution for controlling chaotic systems in the presence of large time delays.

نویسندگان

Mohammad Rashki-Ghalehno

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎Iran

Seyed Mehdi Mirhosseini-Alizamini

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎Iran

Bashir Naderi

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Allgöwer, F., Zheng, A. (Eds.). (۲۰۱۲). “Nonlinear model predictive control”, ...
  • Alruwaily, Y., Kharrat, M. (۲۰۲۵). “Adaptive neural control approach for ...
  • Ang, J.S.R., Sun, C.T., Mizutani, E. (۱۹۹۷). “Neuro-fuzzy and soft ...
  • Astolfi, D., Praly, L., Marconi, L. (۲۰۲۲). “Harmonic internal models ...
  • Åström, K.J., Hägglund, T. (۲۰۰۶). “Advanced PID Control”. Research Triangle ...
  • Bechlioulis, C.P., Rovithakis, G.A. (۲۰۰۸). “Robust adaptive control of feedback ...
  • Boiko, I.M. (۲۰۱۱). “Analysis of chattering in sliding mode control ...
  • Bucci, M.A., Semeraro, O., Allauzen, A., Wisniewski, G., Cordier, L., ...
  • Devaney, R.L. (۱۹۸۹). “An Introduction to Chaotic Dynamical Systems”. ۲nd ...
  • Ding, H., Qian, J., Tian, D., Zeng, Y. (۲۰۲۵). “Norm-based ...
  • Ebrahimipour, M., Nezhadhosein, S., Mirhosseini-Alizamini, S.M. (۲۰۲۴). “Optimal adaptive sliding ...
  • ۱۲] Edwards, C., Spurgeon, S.K. (۱۹۹۸). “Sliding mode control: Theory ...
  • Erbatur, K., Kaynak, O., Sabanovic, A., Rudas, I. (۱۹۹۶). “Fuzzy ...
  • Fan, H.-Y., Lampinen, J. (۲۰۰۳). “A trigonometric mutation operation to ...
  • Feng, Y., Yu, X. (۲۰۰۹). “Sliding mode control of chaotic ...
  • Flores-Padilla, M., Treesatayapun, C. (۲۰۲۴). “Data-driven adaptive controller based on ...
  • Fridman, E. (۲۰۱۴). “Introduction to time-delay systems: Analysis and control”. ...
  • Fridman, E., Shaked, U. (۲۰۰۲). “A descriptor system approach to ...
  • Ge, S.S., Hong, F., Lee, T.H. (۲۰۰۴). “Adaptive neural control ...
  • Gee, S.S., Lee, T.H., Harris, C.J. (۱۹۹۸). “Adaptive neural network ...
  • Designing a sliding mode controller for a class of multi-controller COVID-۱۹ disease model [مقاله ژورنالی]
  • Grüne, L., Pannek, J. (۲۰۱۶). “Nonlinear model predictive control”. In: ...
  • Gu, K., Kharitonov, V.L., Chen, J. (۲۰۰۳). “Stability of time-delay ...
  • Hornik, K., Stinchcombe, M., White, H. (۱۹۸۹). “Multilayer feedforward networks ...
  • Jiang, B., Li, J., Yang, S. (۲۰۲۲). “An improved sliding ...
  • LQR technique based SMC design for a class of uncertain time-delay Conic nonlinear systems [مقاله ژورنالی]
  • Khalil, H.K. (۲۰۰۲). “Nonlinear Systems”. ۳rd Edition, Prentice-Hall, Inc., Upper ...
  • A novel fuzzy sliding mode control approach for chaotic systems [مقاله ژورنالی]
  • Kharitonov, V.L. (۲۰۱۳). “Time-delay systems: Lyapunov functionals and matrices”. Birkhäuser ...
  • Krasovskii, N.N. (۱۹۶۳). “Stability of Motion. Applications of Lyapunov’s second ...
  • Lafay, J.F. (۲۰۱۳). “Delay systems: From theory to numerics and ...
  • Lakshmanan, M., Senthilkumar, D.V. (۲۰۱۱). “Dynamics of nonlinear time-delay systems”. ...
  • Lasri, R., Rojas, I., Pomares, H., Rojas, F. (۲۰۱۱). “A ...
  • Lee, H., Utkin, V.I. (۲۰۰۷). “Chattering suppression methods in sliding ...
  • Leister, D.D., Koeln, J.P. (۲۰۲۴). “Robust model predictive control for ...
  • Levant, A. (۲۰۱۰). “Chattering analysis”. IEEE Transactions on Automatic Control, ...
  • Liang, Y., Zhang, D., Li, G., Wu, T. (۲۰۲۲). “Adaptive ...
  • Lin, W., Lin, Y. (۲۰۲۴). “A Lyapunov-Krasovskii method for semiglobal ...
  • Liu, Y.J., Xu, F., Tang, L. (۲۰۲۳). “Tangent barrier Lyapunov ...
  • Long, F., Jiang, L., He, Y., Wu, M. (۲۰۱۹). ”Stability ...
  • Lorenz, E.N. (۱۹۶۳). “Deterministic nonperiodic flow”. Journal of the Atmospheric ...
  • Maciejowski, J.M., Huzmezan, M. (۱۹۹۷). “Predictive control”. In: Magni, JF., ...
  • Mayne, D.Q. et al. (۲۰۰۰). “Constrained model predictive control: Stability ...
  • Medina, L., Guerra, G., Herrera, M., Guevara, L., Camacho, O. ...
  • Michalewicz, Z. (۱۹۹۶). “Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution ...
  • Michiels, W., Niculescu, S.-I. (۲۰۱۴). “Stability, control, and computation for ...
  • Nicaise, S., Pignotti, C., Valein, J. (۲۰۱۱). “Exponential stability of ...
  • Ott, E. (۲۰۰۲). “Chaos in Dynamical Systems”. ۲nd Edition, Cambridge ...
  • Otto, A., Just, W., Radons, G. (۲۰۱۹). “Nonlinear dynamics of ...
  • Rawlings, J.B., Mayne, D.Q., Diehl, M. (۲۰۱۷). “Model predictive control: ...
  • Roldán-Caballero, A., Pérez-Cruz, J.H., Hernández-Márquez, E., García-Sánchez, J.R., Ponce-Silva, M., ...
  • Saeed, N.A., Saleh, H.A., El-Ganaini, W.A., Kamel, M., Mohamed, M.S. ...
  • Schwenzer, M., Ay, M., Bergs, T., Abel, D. (۲۰۲۱). “Review ...
  • Shao, K., Zheng, J., Yang, C., Xu, F., Wang, X., ...
  • Su, X., Philip Chen, C.L., Liu, Zh. (۲۰۲۱). “Adaptive fuzzy ...
  • Tong, X., Cheng, S.S. (۲۰۲۳). “Global stabilization of antipodal points ...
  • Utkin, V.I. (۲۰۱۳). “Sliding modes in control and optimization”. Springer ...
  • Wang, L.X. (۱۹۹۲). “Fuzzy systems are universal approximators”. [۱۹۹۲ Proceedings] ...
  • Wernecke, H., Sándor, B., Gros, C. (۲۰۱۹). “Chaos in time ...
  • Zhang, M., Zang, H., Bai, L. (۲۰۲۲). “A new predefined-time ...
  • Zhu, E., Xu, M., Pi, D. (۲۰۲۳). “Hopf bifurcation and ...
  • نمایش کامل مراجع