Fractional order robust adaptive intelligent controller design for fractional-order chaotic systems with unknown input delay, uncertainty and external disturbances

Chaos, Time-varying delay, Input time delay, Lyapunov method, Adaptive control, Robust control, Intelligent control. Journal of Nonlinear Systems in Electrical Engineering Vol.6, No.1 Spring and Summer 2019 ISSN: 2322 – 3146 http: //jnsee.sut.ac.ir D ow nl oa de d fr om jn se e. su t.a c. ir at 1 5: 12 IR S T o n S at ur da y M ar ch 1 4t h 20 20 87 لرتنک یحارط متسیس لرتنک یارب یقیبطت دنمشوه مواقم یرسک هبترم هدننک انبوشآ یاه ت اب یرسک هبترم ک أ یجراخ شاشتغا و ینیعمان ،یدورو رد ینامز ریخ یلدیب نیشون و ریلد یدهم رشن هی هناماس اه ی غ یطخری سدنهم رد ی هرود ،قرب 6 رامش ، ه 1 ، ناتسبات و راهب 1398 Journal of Nonlinear Systems in Elect. Eng. Vol.6, No.1, Spring and Summer 2019 Journal of Nonlinear Systems in Elect. Eng. 1 همدقم ریخأت ینامز ًامومع هک تروص هب یتاذ رد متسیس هقلح و اه یلرتنک یاه ،دراد دوجو یم درکلمع دناوت بولطم متسیس ار یلرتنک متسیس یرادیاپان ثعاب یتح و دنک مک ای دودحم وش د ،دراوم یخرب رد . ریخأت یم ثعاب ینامز دوش هدیچیپ یاهراتفر متسیس زا یا .دهد ناشن دوخ دوجو ،لاثم ناونع هب ریخأت متسیس رد .ددرگ متسیس راتفر ندش کانبوشآ ثعاب تسا نکمم ،یطخریغ یاه ریخأت رو رد تسا نکمم ینامز یدو یلرتنک تلاح ،یجورخ ، .دراذگب رثا متسیس کی دروخزاب هقلح ای اه متسیس ،اریخا یاه اراد ی ریخأت دورو رد ی لرتنک ی ب هجوت ی رتش ی هب دوخ بلج هدرک .دنا ریخأت رد دورو ی ی یلرتنک ک مهم عون زا غ ی ر طخ یگنی رد کرحم متسیس .تسا لرتنک یاه متسیس نیا یزاسرادیاپ یارب دراوم یخرب رد اه زا یرادیاپ طیارش تسا نکمم رادقم ریخأت و دشاب لقتسم لرتنک زا حلاطصا رد دشاب هدش هدافتسا هظفاح نودب هدننک ] 1 [ . لرتنک هلئسم متسیس یارب اب یرسک هبترم یاه ریخأت رد ینامز ] 2 [ هک تسا هتفرگ رارق یسررب دروم ،نآرد و فوناپایل درکیور ساسا رب یرادیاپ زیلانآ یواسمان .تسا هدش هئارا یطخ یسیرتام شور رد قوف یاه ، یارب زاسناربج ریخأت یمن هتفرگ رظن رد یدورو دوش ؛ شور یخرب رد هک یلاح رد اب هلباقم یارب اه لصاح تارثا زا ریخأت یدورو زا لرتنک لرتنک هدننک شیپ نیب )زاسناربج( یم هدافتسا دوش ] 3 [ رد . لرتنک نیا هدننک اه زا کی شیپ شخب یارب نیب رثا ناربج ریخأت هدافتسا ینامز یم متسیس زا صاخ سلاک کی لرتنک یارب .دوش نینچمه و شاشتغا اب یطخریغ یاه ریخأت اب ریغتم لرتنک ،یلرتنک یدورو رد نامز رد یدیدج مواقم هدننک ] 4 [ .تسا هدش هئارا رد ] 5 [ نتفرگ رظن رد اب ، شاشتغا ، ی ک دج حرط ی د پ ی ش ب ی ن واقم م ارب ی س ی متس اه اب ریخأت رد دورو یلرتنک ی شاشتغا و غ ی طخر ی حارط ی .تسا هدش شور هلمج زا ندرب نیب زا یاه ریخأت شور ،ینامز هزوح سناکرف 1 تسا ] 6 [ نیا . ور ی درک م شلات لومعم روط هب ی ات دنک هک دنک یسررب ر مامت ی هش اه ی هلداعم ن رد هصخشم ی هم پچ طلتخم هحفص رارق .دشاب هتشاد ،شور نیا ارب اهنت ی س ی متس اه اب یی ریخأت م هدافتسا تباث نامز ی بلغا و دوش ب یار ر دودحمان دادعت اب هصخشم هلداعم ی هش پ ی چ ی هد م ی .دوش رد ] 7 [ لرتنک اب یطخ متسیس لرتنک یارب مواقم هدننک ریخأت یدورو رد .تسا هدش هئارا تباث یلرتنک ریخأت غ متسیس رد یلرتنک یدورو رد ریغتم لرتنک زا هدافتسا اب یطخری رد یجورخ دروخزاب هدننک ] 8 [ یقتشم راتخاس کی ،هلاقم نیا رد .تسا هدش یحارط ناربج یارب یبسانت ریخأت یارب کچوک تارییغت خرن اب یدورو ینامز متسیس ب یکیمانید یبصع هکبش کی نآ رد هک تسا هدش هتفرگ رظن رد ود هبترم یاه ه ر ناونع ؤ یم لمع رگتی دنک متسیس یرادیاپ . اب ار یطخ یرسک هبترم ریخأت رد تلاح و یدورو رد ] 9 [ هداد رارق یسررب دروم .دنا یرسک هبترم تایضایر شرتسگ اب نرق رخاوا رد 18 لدم یدنمناوت و متسیس راتفر فیصوت یارب یرسک هبترم یاه تبسن هدیچیپ یاه لدم هب لدم نیا راتفر زیلانآ حیحص هبترم یاه ب و اه ه نآ یرادیاپ صوصخ روضح نودب و روضح رد اه ریخأت رارق هجوت دروم [ تفرگ 10 و یگنیطخریغ .] ریخأت متسیس یخرب رد .دش دهاوخ متسیس ندش کانبوشآ ثعاب ،زین یرسک هبترم یطخریغ یاه متسیس یخرب کانبوشآ یاهراتفر یرسک هبترم تلاداعم کمک هب هدش فیصوت یاه ریخأت رد ی [ 11 ] هداد ناشن دش .تسا ه ونایلاب ریخأت داد رارق هعلاطم دروم ار یرسک تلاداعم رد [ 12 ] یارب یدرف هب رصحنم هیضق و زیلانآ لیسنارفید تلاداعم یرسک هبترم ریخأت ی حرطم درک [ 13 14 ] . 1 Frequency Domain D ow nl oa de d fr om jn se e. su t.a c. ir at 1 5: 12 IR S T o n S at ur da y M ar ch 1 4t h 20 20 88 رتنک یحارط ل متسیس لرتنک یارب یقیبطت دنمشوه مواقم یرسک هبترم هدننک ت اب یرسک هبترم کانبوشآ یاه أ یجراخ شاشتغا و ینیعمان ،یدورو رد ینامز ریخ یلدیب نیشون و ریلد یدهم رشن هی هناماس اه ی غ یطخری سدنهم رد ی هرود ،قرب 6 رامش ، ه 1 ، ناتسبات و راهب 1398 Journal of Nonlinear Systems in Elect. Eng. Vol.6, No.1, Spring and Summer 2019 یم کیدزن بذاج کی هب ریسم کی یتقو هک تسا نیا بوشآ لرتنک موهفم کچوک فارحنا لامعا اب دوش دوش رادیاپ لیلد هب . متسیس یتاذ یرادیاپان و هدیچیپ کیمانید بوشآ لرتنک هدیا ،کانبوشآ یاه هنوگ هب یا متسیس هک ار رظن دروم راتفر کانبوشآ یاه ناشن دوخ زا ارا ،دهد ئ یم ه نآ یارب یتوافتم یلرتنک فادها و دوش طق مدع دوجو اب .تسا روصت لباق اه تیع یجراخ تاشاشتغا و اه ًلاومعم لرتنک زا هدننک یم هدافتسا یبیکرت یاه نآ هلمج زا هک دوش .تسا یقیبطت دنمشوه مواقم لرتنک اه لکش ( 1 مارگاید کولب ) لرتنک هدننک متسیس لرتنک یارب یقیبطت دنمشوه مواقم یاه یم ناشن ار یطخریغ یاه ب هقلح متسیس یرادیاپ راتخاس نیا رد .دهد هتس یم لیلحت فوناپایل یرادیاپ شور اب ،هدش یفرعم ماجنا فوناپایل یرادیاپ یروئت ساسا رب رادیاپ یشزغل حطس یحارط و دوش یم لرتنک ،یجراخ تاشاشتغا و بیرقت یاطخ فذح یارب .دوش هدننک یزاف یاه لرتنک کی اب یقیبطت دننام مواقم هدننک لرتنک یم هک( یشزغلدم هدننک نع هب دناوت لرتنک کی ناو یم بیکرت )دنک لمع رظان هدننک لرتنک .دوش هدننک یقیبطت دنمشوه یاه هظحل تاعلاطا زا هک دنتسه رداق شخب( دنربب هرهب یلرتنک لئاسم یارب راک طاقن رد هدش داجیا تارییغت هب هجوت اب ،متسیس یا تیعطق مدع هدمآ تسدب تاعلاطا کمک هب و )یقیبطت یگنیطخریغ و اه یاه دننزب نیمخت یبوخ هب ار متسیس )دنمشوه شخب( [ 15 .] لکش 1 لرتنک مارگاید کولب . یقیبطت دنمشوه مواقم هدننک لرتنک نیا ،راتخاس نیا هب هجوت اب متسیس لرتنک هنیمز رد یبوخ درکلمع هدننک [ اهدیرگورکیم لرتنک دننام یتعنص یاه 16 ،] میاد سیطانغم یاهروتوم [ 17 [ وردوخ عوبطم هیوهت متسیس ،] 18 [ نیمز شیامرگ تست یرزیل متسیس و ] 19 هداد ناشن دوخ زا ] هتسد لرتنک هنیمز رد ،نینچمه .تسا متسیس فلتخم یاه شهوژپ ،یطخریغ یاه م نوگانوگ یاه ؤ لرتنک عون نیا ییآراک دی هدننک تسا [ رد ،لاثم ناونع هب . 20 21 یبصع یقیبطت لرتنک ] نتبم یزاف متسیس لرتنک یارب ماگسپ رب ی یراد نیعمان یطخریغ یاه م دروخسپ ؤ دک 1 [ رد .تسا هتفرگ رارق هعلاطم دروم 22 لرتنک یور رب هعلاطم هب ] متسیس زا یجورخ کبدیف هدننک نوگبوشآ یاه شور اب نیعمان [ رد .تسا هدش هتخادرپ یقیبطت دنمشوه مواقم یاه 23 ک روظنم هب یقیبطت دنمشوه لرتنک ،] متسیس لرتن هبترم یاه گنهامه .تسا هدش هدرب راکب نیعمان یرسک اب نوگبوشآ متسیس ود یزاس ریخأت اب ،تیعطق مدع و متسیس تلااح رد هدش هتخانش لرتنک زا هدافتسا رد یقیبطت دنمشوه مواقم هدننک ] 24 [ رد .تسا هدش یسررب ] 25 [ لرتنک یارب یبصع یزاف یقیبطت هدننک ماگمه یس ود یزاس رد .تسا هدش یفرعم نیعمان نوگبوشآ یطخریغ متس ] 26 [ و ماگسپ بیکرت رب ینتبم یقیبطت دنمشوه لرتنک ، متسیس دودحم نامز لرتنک یارب یشزغلدم .تسا هتفرگ رارق هدافتسا دروم یرسک هبترم نوگبوشآ یاه تفرشیپ دوجو اب تروص یاه 1 Strict feedback D ow nl oa de d fr om jn se e. su t.a c. ir at 1 5: 12 IR S T o n S at ur da y M ar ch 1 4t h 20 20 89 لرتنک یحارط متسیس لرتنک یارب یقیبطت دنمشوه مواقم یرسک هبترم هدننک انبوشآ یاه ت اب یرسک هبترم ک أ یجراخ شاشتغا و ینیعمان ،یدورو رد ینامز ریخ یلدیب نیشون و ریلد یدهم رشن هی هناماس اه ی غ یطخری سدنهم رد ی هرود ،قرب 6 رامش ، ه 1 ، ناتسبات و راهب 1398 Journal of Nonlinear Systems in Elect. Eng. Vol.6, No.1, Spring and Summer 2019 Journal of Nonlinear Systems in Elect. Eng. لرتنک زا هدافتسا هنیمز رد هتفرگ هدننک یاه یبیکرت ، د متسیس ر نودب نیعمان کانبوشآ یاه ریخأت ینامز ] 22 26 [ یرتشیب یاهراک متسیس اب هسیاقم رد یاه ی اب ریخأت رد .تسا هتفرگ تروص ینامز ] 27 [ لرتنک سلاک کی یارب یشزغلدم رب ینتبم یزاف یقیبطت هدننک متسیس زا یجورخ دنچ و یدورو دنچ یطخریغ یاه ریخأت ی یم ار د .درک هعلاطم ناوت ر ] 28 [ یارب هدش حلاصا یقیبطت لرتنک .تسا هتفرگ رارق هعلاطم دروم هتخانشان رتماراپ اب یرسک هبترم بوشآ لرتنک زیلانآ یرسک هبترم متسیس یارب مواقم یرادیاپ هارمه هب یبصع هکبش کانبوشآ ریخأت ریغتم اب رد یطخ یسیرتام یواسمان هلئسم و فوناپایل عبات زا هدافتسا اب نامز ] 29 [ .تسا هدمآ ه م ماگ متسیس یزاس لرتنک اب نیعمان یرسک هبترم کانبوشآ یاه روضح نودب یشزغلدم رب ینتبم یقیبطت یزاف هدننک ریخأت رد [ 30 ] روضح رد و ریخأت هنوگ هب متسیس عبات بیرقت یارب یقیبطت یزاف متسیس نآ رد هک یا ریخأت هدش هتخاس هتخانشان یرسک هبترم نامز رد ،تسا [ 31 ] رد و تسا هدش یسررب [ 32 ] قیبطت یزاف لرتنک اب ار یرسک هبترم کانبوشآ متسیس زین رد .تسا هدروآ ی [ 15 ] حرط لرتنک کی متسیس رد بوشآ لرتنک یارب یشزغلدم هیاپ رب یقیبطت دنمشوه هدننک و نیعمان بوشآ اب اه ریخأت هعلاطم دروم ینامز تفرگ رارق تسا ه نورکنس . سیس یزاس اب یرسک هبترم کانبوشآ مت ریخأت رد نیعمان [ 33 ] یارب یبصع هکبش کی زا هک تسا هدمآ زا نینچمه و مولعمان عباوت رب هبلغ یارب نیگنایم رادقم هیضق ریخأت روخزاب لرتنک زا .تسا هدش هدافتسا دوجوم ینامز د ینتبم تلاح ماگ رب متسیس زا سلاک کی یارب یتشگزاب اب یطخریغ یاه ریخأت رد یدورو رد [ 34 ] تسا هدش هدافتسا رد . [ 35 ] مواقم لرتنک H∞ اب یزاف متسیس لرتنک یارب ریخأت تسا هدش یفرعم یلرتنک یدورو رد نامز اب ریغتم . لااب رد هچنآ هب هجوت اب لرتنک هلاقم نیا رد ،دش رکذ متسیس یارب یقیبطت دنمشوه مواقم یرسک هبترم هدننک هبترم کانبوشآ یاه اب یرسک ریخأت یم یحارط شاشتغا و ینیعمان ،یلرتنک یورو رد .دوش ریخأت نامز اب ریغتم و تباث تروص ود هب یلرتنک یدورو رد یم هتفرگ رظن رد .دوش هظحل تاعلاطا یقیبطت شخب یا یم مهارف متسیس لرتنک یارب راک هطقن تارییغت هب هجوت اب ار متسیس و دنک هظحل تاعلاطا هب هجوت اب دنمشوه شخب رد تیعطق مدع هدمآ تسدب یا اه ، یگنیطخریغ و تاشاشتغا هدز نیمخت متسیس یاه یم لرتنک .دوش هدننک یاه هب یشزغلدم لیلد ریذپانرییغت صاوخ ناش یم هتخانش و دنوش هجوت دوخ هب مواقم لرتنک هنیمز رد ار یدایز هدرک بلج ا دن یم یشزغلدم لرتنک . متسیس رد ار یبناجم یرادیاپ دناوت یفرط زا و دروآ مهارف شاشتغا و تیعطق مدع یاراد یاه لرتنک نیا رگید هدننک .دنتسه ساسحریغ نآ یجراخ تاشاشتغا و متسیس یاهرتماراپ تارییغت هب اه لرتنک زا نیاربانب یشزغلدم هدننک متسیس یبناجم یرادیاپ تلاابراب مل و فوناپایل شور زا هدافتسا اب .تسا هدش هدافتسا مواقم لرتنک ناونع هب هبترم کانبوشآ یاه اب یرسک ریخأت لرتنک زا هدافتسا اب یلرتنک یدورو رد یم تابثا هدش یحارط هدننک رد هتفرگ تروص یاهراک یلک تروص هب .دوش هلاقم نیا :تسا ریز تروص هب هدش ماجنا هباشم یاهراک اب هسیاقم رد 1 رد ] 1 ، 5 ، 6 ، 9 و 35 [ تسا هدش هتفرگ رظن رد یطخ تروص هب متسیس ، متسیس بلغا هک یتروص رد یطخریغ تیهام یاراد اه یطخ .دنتسه لرتنک رثا هدودحم ،یزاس یم دودحم ار هدننک رد یطخریغ تروص هب متسیس هلاقم نیا رد .دنک و تسا هدش هتفرگ رظن لرتنک درکلمع هزوح اذل تسا هتفای دوبهب هدننک . 2 رد ] 1 ، 4 ، 5 ، 6 ، 8 و 35 [ هبترم تروص هب متسیس هلاقم نیا رد اما ؛تسا هدش هتفرگ رظن رد حیحص هبترم تروص هب متسیس .تسا هدش هتفرگ رظن رد یرسک D ow nl oa de d fr om jn se e. su t.a c. ir at 1 5: 12 IR S T o n S at ur d

[1]  MOHAMMAD POURMAHMOOD AGHABABA,et al.  Fractional modeling and control of a complex nonlinear energy supply-demand system , 2015, Complex..

[2]  Malek Ghanes,et al.  Sliding mode control for uncertain input delay fractional order systems , 2013 .

[3]  Tsung-Chih Lin,et al.  Chaos Synchronization of Uncertain Fractional-Order Chaotic Systems With Time Delay Based on Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control , 2011, IEEE Transactions on Fuzzy Systems.

[4]  Rickey Dubay,et al.  Adaptive fuzzy backstepping control for a class of uncertain nonlinear strict-feedback systems based on dynamic surface control approach , 2019, Expert Syst. Appl..

[5]  Warren E. Dixon,et al.  Output feedback control for uncertain nonlinear systems with slowly varying input delay , 2013, 2013 American Control Conference.

[6]  Nooshin Bigdeli,et al.  Finite-time fractional-order adaptive intelligent backstepping sliding mode control of uncertain fractional-order chaotic systems , 2017, J. Frankl. Inst..

[7]  Hongyi Li,et al.  Adaptive Intelligent Control for Nonlinear Strict-Feedback Systems With Virtual Control Coefficients and Uncertain Disturbances Based on Event-Triggered Mechanism , 2018, IEEE Transactions on Cybernetics.

[8]  Shuzhi Sam Ge,et al.  Adaptive Fuzzy Control of a Class of Nonlinear Systems by Fuzzy Approximation Approach , 2012, IEEE Transactions on Fuzzy Systems.

[9]  Magdi S. Mahmoud,et al.  Adaptive intelligent techniques for microgrid control systems: A survey , 2017 .

[10]  Dumitru Baleanu,et al.  On the existence and the uniqueness theorem for fractional differential equations with bounded delay within Caputo derivatives , 2008 .

[11]  Mohamed Darouach,et al.  H∞ filters design for fractional-order time-varying delay systems , 2015, 2015 European Control Conference (ECC).

[12]  Narri Yadaiah,et al.  A new intelligent adaptive mechanism for sensorless control of permanent magnet synchronous motor drive , 2018, BICA 2018.

[13]  Abdesselem Boulkroune,et al.  Neural adaptive quantized output-feedback control-based synchronization of uncertain time-delay incommensurate fractional-order chaotic systems with input nonlinearities , 2017, Neurocomputing.

[14]  Dumitru Baleanu,et al.  Fractional variational principles with delay , 2008 .

[15]  Subir Das,et al.  A modified adaptive control method for synchronization of some fractional chaotic systems with unknown parameters , 2013 .

[16]  Huifang Min,et al.  State feedback stabilisation for stochastic high-order feedforward nonlinear systems with input time-delay , 2018, Int. J. Syst. Sci..

[17]  Chengzhi Yuan,et al.  Exact-memory and memoryless control of linear systems with time-varying input delay using dynamic IQCs , 2017, Autom..

[18]  Gang Yu,et al.  A novel intelligent adaptive control of laser-based ground thermal test , 2016 .

[19]  Shengyuan Xu,et al.  Robust predictive scheme for input delay systems subject to nonlinear disturbances , 2018 .

[20]  W. Perruquetti,et al.  A generalized regular form for sliding mode stabilization of MIMO systems , 1997, Proceedings of the 36th IEEE Conference on Decision and Control.

[21]  Feng Shu,et al.  Robust H∞ control of T-S fuzzy systems with input time-varying delays: A delay partitioning method , 2018, Appl. Math. Comput..

[22]  Tsung-Chih Lin,et al.  H∞ synchronization of uncertain fractional order chaotic systems: adaptive fuzzy approach. , 2011, ISA transactions.

[23]  Yousef Farid,et al.  Robust adaptive intelligent sliding model control for a class of uncertain chaotic systems with unknown time-delay , 2012 .

[24]  Tao Li,et al.  Robust stability for neural networks with time-varying delays and linear fractional uncertainties , 2007, Neurocomputing.

[25]  Maamar Bettayeb,et al.  Stabilization of Fractional‐Order Linear Systems with State and Input Delay , 2015 .

[26]  Hamid Khayyam,et al.  Adaptive intelligent control of vehicle air conditioning system , 2013 .

[27]  Nooshin Bigdeli,et al.  Design of fractional robust adaptive intelligent controller for uncertain fractional-order chaotic systems based on active control technique , 2016, Nonlinear Dynamics.

[28]  D. Baleanu,et al.  Existence and uniqueness theorem for a class of delay differential equations with left and right Caputo fractional derivatives , 2008 .

[29]  Wei-Ching Chen,et al.  Nonlinear dynamics and chaos in a fractional-order financial system , 2008 .

[30]  Alfredo Germani,et al.  Stabilization of strict‐feedback nonlinear systems with input delay using closed‐loop predictors , 2016 .

[31]  L X Wang,et al.  Fuzzy basis functions, universal approximation, and orthogonal least-squares learning , 1992, IEEE Trans. Neural Networks.

[32]  Marcelo A. Savi,et al.  Chaos control using an adaptive fuzzy sliding mode controller with application to a nonlinear pendulum , 2009 .

[33]  José Luis Guzmán,et al.  An unified approach for DTC design using interactive tools , 2009 .

[34]  Weiguo Xia,et al.  Adaptive Fuzzy Hierarchical Sliding-Mode Control for a Class of MIMO Nonlinear Time-Delay Systems With Input Saturation , 2017, IEEE Transactions on Fuzzy Systems.

[35]  Tsung-Chih Lin,et al.  Synchronization of uncertain fractional order chaotic systems via adaptive interval type-2 fuzzy sliding mode control , 2011, 2011 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2011).

[36]  Warren E. Dixon,et al.  Unknown time-varying input delay compensation for uncertain nonlinear systems , 2017, Autom..

[37]  E. Lorenz Deterministic nonperiodic flow , 1963 .