Open Access Journal

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering

Published by

Supervised by

Optimizing Feedback Linearization for MIMO Nonlinear Tracking Control Using Input-Output and Input-State Techniques

الملخص
تعتبر إعادة التشكيل الارتجاعي هي طريقة قيّمة تُستخدم في أنظمة التحكم لتحويل ديناميكيات الأنظمة غير الخطية إلى صيغة خطية، مما يُبسّط تحليلها والتحكم فيها. ومع ذلك، فإن التعامل مع الأنظمة غير الخطية قد يكون صعبًا ومعقدًا بشكل كبير. يهدف هذا البحث إلى معالجة هذا التحدي من خلال اقتراح نهج محسّن لتقنية إعادة التشكيل الارتجاعي. ولتحسين التحكم باستخدام إعادة التشكيل الارتجاعي في الأنظمة غير الخطية ذات المداخل والمخارج المتعددة (MIMO)، يستعرض البحث طريقتين رئيسيتين. تتمثل الطريقة الأولى في تعديل متغيرات التحكم إلى جانب بعض المتغيرات الأخرى لتحسين أداء النظام، مما يتيح ضبطًا دقيقًا لسلوك النظام واستجابته لتحقيق أهداف محددة. أما الطريقة الثانية، فتركز على تقييم أداء التحكم باستخدام إعادة التشكيل الارتجاعي من خلال عمليات محاكاة ضمن سيناريوهات متعددة تشمل بعض المؤثرات الخارجية والمدخلات المرجعية المختلفة. ومن خلال هذه المحاكاة، يمكن للباحثين فحص أداء النظام وسلوكه تحت ظروف تشغيل مختلفة. ومن الضروري الحفاظ على استقرار النظام أثناء هذه التعديلات والمحاكاة. ويناقش هذا البحث تقنيتين محددتين لتصميم التحكم باستخدام إعادة التشكيل الارتجاعي، وهما: إعادة التشكيل الارتجاعي للمدخل-المخرج (Input-Output Linearization) وإعادة التشكيل الارتجاعي للمدخل-الحالة (Input-State Linearization)، وتوفر كلاْ من هاتين التقنيتين مزايا وتحديات مختلفة وفقًا لمتطلبات وخصائص النظام. ومن خلال استخدام هذه التقنيات، يسعى المصممون إلى تحقيق السلوك والأداء المطلوبين للنظام غير الخطي ذي المداخل والمخارج المتعددة، كما يوفر هذا النظام أداء متميز للتتبع بين المخرجات والمدخلات............. الكلمات المفتاحية:......... الأنظمة الخطية، الأنظمة غير الخطية، أنظمة التحكم بالتتبع، أنظمة MIMO ذات التغذية العكسية، مفهوم الاستقرار، المؤثرات الخارجية، تحسين أنظمة التحكم
Abstract
Feedback linearization is a valuable method utilized in control systems to convert the dynamics of nonlinear systems into a linear format, simplifying their analysis and control. However, managing highly nonlinear systems can be both challenging and complex. This paper seeks to address this challenge by proposing an enhanced approach to the feedback linearization technique. To improve the feedback linearization tracking control of multi-input multi-output (MIMO) nonlinear systems, the paper investigates two primary strategies. The first strategy involves adjusting control gains mathematically along with other parameters to optimize control performance, enabling precise tuning of the system's behavior and response to achieve specific objectives. The second strategy focuses on evaluating the performance of feedback linearization control through simulations across various scenarios, disturbances, and reference inputs. By conducting these simulations, researchers can thoroughly examine how the system behaves and performs under different conditions. It is essential to maintain system stability throughout these adjustments and simulations. The paper examines two feedback linearization techniques: input-output linearization and input-state linearization. Each method provides distinct advantages and trade-offs depending on the system's characteristics and control objectives. By applying these techniques, the goal is to achieve the desired tracking performance and behavior of a nonlinear system with three inputs and three outputs, which serves as the primary application in this work................ Keywords:...........Linear Systems, Nonlinear Systems, Tracking Control, Feedback MIMO Systems, Stability Concept, Environmental Disturbances, Control Optimization.