<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.17.435-445</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-324</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕТОДЫ ТЕОPИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПPАВЛЕНИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METHODS OF THE THEORY OF AUTOMATIC CONTROL</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Методы АКАР и бэкстеппинг в задачах синтеза нелинейных систем управления</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Backstepping and ADAR Method in the Problems of Synthesis of the Nonlinear Control Systems</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Колесников</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kolesnikov</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ankolesnikov@sfedu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Колесников</surname><given-names>Ал. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kolesnikov</surname><given-names>Al. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">alkolesnikov@sfedu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кузьменко</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kuz'menko</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">aakuzmenko@sfedu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Southern Federal University, Institute of Computer Technologies and Information Security</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>7</issue><fpage>435</fpage><lpage>445</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/324">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/324</self-uri><abstract><p>Проводится сравнение известного метода аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР), развитого в работах научной школы Южного федерального университета, с методом бэкстеппинга (обход интегратора), предложенного П. Кокотовичем и его сотрудниками. Приведены численные примеры и результаты компьютерного моделирования, иллюстрирующие преимущества метода АКАР для решения задач синтеза законов управления для произвольного класса нелинейных объектов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In this paper the authors explore comparison of the famous method of analytical design of the aggregated regulators (ADAR), developed in the works of the scientific school of the Southern Federal University (Russia), and the method of back-stepping. In a well-known review of P. Kokotović, the method of backstepping was mentioned as a milestone innovation in the control theory of the last decade of the 20th century. For the simplest nonlinear objects, which are derived to the structure of the serially connected integrators looped with feedbacks, the ADAR method and the backstepping method are formally deduced to the same results. But any variation of this structure, as well as an increase of the dimension and complexity of the control object model, leads to major difficulties for deriving of the analytical expression of the control law. The ADAR method of the Synergetic Control Theory is a way of forming and resonance exciting of the internal forces of co-interaction. These forces emerge in the desired structures, i.e. attractors, in a phase space of the designed systems, which are confirmed with a physical essence of the above system. In the paper the comparison of ADAR method with the backstepping method is presented with well-known examples of the nonlinear control systems' design problems. The provided numerical examples and computer simulation results clearly demonstrate the explicit advantages of ADAR method in comparison with the backstepping method by the following criteria: (i) the nonlinear regulators of the analytical design procedure and regulators of the physical validity; (ii) regulator settings of the selection validity and its value; and (iii) provision of the closed-loop system's asymptotic stability.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>нелинейные системы управления</kwd><kwd>синтез управления</kwd><kwd>бэкстеппинг</kwd><kwd>синергетическая теория управления</kwd><kwd>метод АКАР</kwd><kwd>control design</kwd><kwd>nonlinear control systems</kwd><kwd>backstepping technique</kwd><kwd>synergetic control theory</kwd><kwd>ADAR method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994. 344 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994. 344 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Синергетические методы управления сложными системами: теория системного синтеза. М.: КомКнига, 2006. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Синергетические методы управления сложными системами: теория системного синтеза. М.: КомКнига, 2006. 240 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А., Веселов Г. Е., Попов А. Н. и др. Синергетические методы управления сложными системами: Механические и электромеханические системы. М.: КомКнига, 2006. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А., Веселов Г. Е., Попов А. Н. и др. Синергетические методы управления сложными системами: Механические и электромеханические системы. М.: КомКнига, 2006. 304 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А., Кузьменко А. А., Веселов Г. Е. Новые технологии проектирования современных систем управления процессами генерирования электроэнергии: учебное издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. 280 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А., Кузьменко А. А., Веселов Г. Е. Новые технологии проектирования современных систем управления процессами генерирования электроэнергии: учебное издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. 280 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Новые нелинейные методы управления полетом. М.: Физматлит, 2013. 196 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Новые нелинейные методы управления полетом. М.: Физматлит, 2013. 196 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ioannou P. A., Sun J. Robust Adaptive Control. New York: Dover, 2012. 848 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ioannou P. A., Sun J. Robust Adaptive Control. New York: Dover, 2012. 848 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Isidori A. Nonlinear control systems an introduction. Berlin: Springer-Verlag, 1989. 545 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Isidori A. Nonlinear control systems an introduction. Berlin: Springer-Verlag, 1989. 545 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мирошник И. В., Никифоров В. О., Фрадков А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000. 549 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Мирошник И. В., Никифоров В. О., Фрадков А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000. 549 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Фуртат И. Б. Модифицированный алгоритм обратного обхода интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 10. С. 2-7.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Фуртат И. Б. Модифицированный алгоритм обратного обхода интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 10. С. 2-7.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Krstić M., Kanellakopoulos M., Kokotović P. V. Adaptive nonlinear control without overparametrization // Systems &amp; Control Letters. 1992. Vol. 19, Iss. 3. P. 177-185.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Krstić M., Kanellakopoulos M., Kokotović P. V. Adaptive nonlinear control without overparametrization // Systems &amp; Control Letters. 1992. Vol. 19, Iss. 3. P. 177-185.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Polycarpou M. M., Ioannou P. A. A robust adaptive nonlinear control design // Automatica. 1996. Vol. 32, Iss. 3. P. 423-427.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Polycarpou M. M., Ioannou P. A. A robust adaptive nonlinear control design // Automatica. 1996. Vol. 32, Iss. 3. P. 423-427.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Li Y., Qiang S., Zhuang X., Kaynak O. Robust and adaptive backstepping control for nonlinear systems using RBF neural networks // IEEE Transactions on Neural Networks. 2004. Vol. 15, Iss. 3. P. 693-701.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li Y., Qiang S., Zhuang X., Kaynak O. Robust and adaptive backstepping control for nonlinear systems using RBF neural networks // IEEE Transactions on Neural Networks. 2004. Vol. 15, Iss. 3. P. 693-701.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bouabdallah S., Siegwart R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro Quadrotor // Proc. of IEEE Internat. Conf. on Robotics and Automation, 18-22 April 2005, Spain. Vol. 2005. P. 2247-2252.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bouabdallah S., Siegwart R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro Quadrotor // Proc. of IEEE Internat. Conf. on Robotics and Automation, 18-22 April 2005, Spain. Vol. 2005. P. 2247-2252.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tong S., Liu C., Li Y. Fuzzy-adaptive decentralized output-feedback control for large-scale nonlinear systems with dynamical uncertainties // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. 2010. Vol. 18, Iss. 5. P. 845-861.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tong S., Liu C., Li Y. Fuzzy-adaptive decentralized output-feedback control for large-scale nonlinear systems with dynamical uncertainties // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. 2010. Vol. 18, Iss. 5. P. 845-861.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дружинина М. В., Никифоров В. О., Фрадков А. Л. Методы адаптивного управления нелинейными объектами по выходу // Автоматика и телемеханика. 1996. № 2. C. 3-33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Дружинина М. В., Никифоров В. О., Фрадков А. Л. Методы адаптивного управления нелинейными объектами по выходу // Автоматика и телемеханика. 1996. № 2. C. 3-33.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Аналитический синтез нелинейных систем, оптимальных относительно линейных агрегированных переменных // Известия вузов. Электромеханика. 1985. № 11. С. 9-18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Аналитический синтез нелинейных систем, оптимальных относительно линейных агрегированных переменных // Известия вузов. Электромеханика. 1985. № 11. С. 9-18.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Аналитическое конструирование нелинейных агрегированных регуляторов по заданной совокупности инвариантных многообразий. I. Скалярное уравнение // Известия вузов. Электромеханика. 1987. № 3. С. 100-108.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Аналитическое конструирование нелинейных агрегированных регуляторов по заданной совокупности инвариантных многообразий. I. Скалярное уравнение // Известия вузов. Электромеханика. 1987. № 3. С. 100-108.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Аналитическое конструирование нелинейных агрегированных регуляторов по заданной совокупности инвариантных многообразий. II. Векторное уравнение // Известия вузов. Электромеханика. 1987. № 5. С. 5-17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Аналитическое конструирование нелинейных агрегированных регуляторов по заданной совокупности инвариантных многообразий. II. Векторное уравнение // Известия вузов. Электромеханика. 1987. № 5. С. 5-17.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А. Последовательная оптимизация нелинейных агрегированных систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. 160 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А. Последовательная оптимизация нелинейных агрегированных систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. 160 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Byrnes C. I., Isidori A. New results and examples in nonlinear feedback stabilization // Systems &amp; Control Letters. 1989. Iss. 12. P. 437-442.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Byrnes C. I., Isidori A. New results and examples in nonlinear feedback stabilization // Systems &amp; Control Letters. 1989. Iss. 12. P. 437-442.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tsinias J. Sufficient Lyapunov-like conditions for stabilization // Mat. Contr. Signals Syst. 1989. Vol. 2, Iss. 12. P. 343-357.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tsinias J. Sufficient Lyapunov-like conditions for stabilization // Mat. Contr. Signals Syst. 1989. Vol. 2, Iss. 12. P. 343-357.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit22"><label>22</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kokotovic P. V., Sussman H. J. A positive real condition for global stabilization of nonlinear systems // Systems &amp; Control Letters. 1989. Iss. 13. P. 125-133.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kokotovic P. V., Sussman H. J. A positive real condition for global stabilization of nonlinear systems // Systems &amp; Control Letters. 1989. Iss. 13. P. 125-133.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit23"><label>23</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kokotovic P. V., Arcak M. Constructive Nonlinear Control: progress in the 90'S // Prepr. 14th IFAC World Congress. Beijing, China, 1999.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kokotovic P. V., Arcak M. Constructive Nonlinear Control: progress in the 90'S // Prepr. 14th IFAC World Congress. Beijing, China, 1999.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit24"><label>24</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Teel A. R. Global stabilization and restricted tracking for multiple integrators with bounded controls // Systems &amp; Control Letters. 1992. Iss. 18. P. 165-171.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Teel A. R. Global stabilization and restricted tracking for multiple integrators with bounded controls // Systems &amp; Control Letters. 1992. Iss. 18. P. 165-171.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
