This article deals with the design of saturated controls in the context of partial differential equations. It focuses on a Korteweg-de Vries equation, which is a nonlinear mathematical model of waves on shallow water surfaces. Two different types of saturated controls are considered. The well-posedness is proven applying a Banach fixed point theorem, using some estimates of this equation and some properties of the saturation function. The proof of the asymptotic stability of the closed-loop system is separated in two cases: i) when the control acts on all the domain, a Lyapunov function together with a sector condition describing the saturating input is used to conclude on the stability, ii) when the control is localized, we argue by contradiction. Some numerical simulations illustrate the stability of the closed-loop nonlinear partial differential equation. 1. Introduction. In recent decades, a great effort has been made to take into account input saturations in control designs (see e.g [39], [15] or more recently [17]). In most applications, actuators are limited due to some physical constraints and the control input has to be bounded. Neglecting the amplitude actuator limitation can be source of undesirable and catastrophic behaviors for the closed-loop system. The standard method to analyze the stability with such nonlinear controls follows a two steps design. First the design is carried out without taking into account the saturation. In a second step, a nonlinear analysis of the closed-loop system is made when adding the saturation. In this way, we often get local stabilization results. Tackling this particular nonlinearity in the case of finite dimensional systems is already a difficult problem. However, nowadays, numerous techniques are available (see e.g. [39, 41, 37]) and such systems can be analyzed with an appropriate Lyapunov function and a sector condition of the saturation map, as introduced in [39]. In the literature, there are few papers studying this topic in the infinite dimensional case. Among them, we can cite [18], [29], where a wave equation equipped with a saturated distributed actuator is studied, and [12], where a coupled PDE/ODE system modeling a switched power converter with a transmission line is considered. Due to some restrictions on the system, a saturated feedback has to be designed in the latter paper. There exist also some papers using the nonlinear semigroup theory and focusing on abstract systems ([20],[34],[36]). Let us note that in [36], [34] and [20], the study of a priori bounded controller is tackled using abstract nonlinear theory. To be more specific, for bounded ([36],[34]) and unbounded ([34]) control operators, some conditions are derived to deduce, from the asymptotic stability of an infinite-dimensional linear system in abstract form, the asymptotic stability when closing the loop with saturating controller. These articles use the nonlinear semigroup theory (see e.g. [24] or [1]). The Korteweg-de Vries equation (KdV for short)


翻译:此文章涉及部分差异方程式背景下饱和控控件的设计。 它侧重于 Korteweg- de Pries 方程式, 这是浅水表面波的非线性数学模型。 考虑两种不同的饱和控件。 使用此方程式的某些估计值和饱和功能的某些属性, 证明闭闭系统不具有饱和控控控控控控控控控控控管。 近几十年来, 已做出很大努力在控制设计中考虑进解调[ 本地阵列( 已经存在, [ 15] 或更多( 17 ) 。 在大多数应用程序中, 描述饱和调控的功能同时使用一个部门, 描述稳定性投入的部域模式。 我们的论点是矛盾的。 一些数字模拟显示了关闭式模型非线的稳定性 。 最近几十年, 在控制设计( 本地阵列、 15 或更近 17 ) 中, 将不考虑进调调控控管的系统 。 在这样的系统中, 运行者以不具有某种物理限制的系统,, 直流式的系统 和控控控控控控控控控控控控控控控控控控控系统 的系统是 的系统 。 在这样的系统中, 这样的系统中, 一种不使用一种的系统是 一种不具有一种不具有一种固定性 。

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