<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Robot. AI</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Robotics and AI</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Robot. AI</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-9144</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/frobt.2017.00023</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Robotics and AI</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Characteristic Model-Based Robust Model Predictive Control for Hypersonic Vehicles with Constraints</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Zhang</surname> <given-names>Jun</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://frontiersin.org/people/u/442021"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Sun</surname> <given-names>Tairen</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://frontiersin.org/people/u/357799"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Pan</surname> <given-names>Yongping</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="cor1">&#x0002A;</xref>
<uri xlink:href="http://frontiersin.org/people/u/356350"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Department of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University</institution>, <addr-line>Zhenjiang</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Biomedical Engineering, National University of Singapore</institution>, <addr-line>Singapore</addr-line>, <country>Singapore</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Gianluca Antonelli, University of Cassino, Italy</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Yanghai Nan, Glasgow Caledonian University, United Kingdom; Francesco Pierri, University of Basilicata, Italy</p></fn>
<corresp content-type="corresp" id="cor1">&#x0002A;Correspondence: Yongping Pan, <email>biepany&#x00040;nus.edu.sg</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>Specialty section: This article was submitted to Robotic Control Systems, a section of the journal Frontiers in Robotics and AI</p></fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>13</day>
<month>06</month>
<year>2017</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2017</year>
</pub-date><volume>4</volume>
<elocation-id>23</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>09</day>
<month>10</month>
<year>2016</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>15</day>
<month>05</month>
<year>2017</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2017 Zhang, Sun and Pan.</copyright-statement>
<copyright-year>2017</copyright-year>
<copyright-holder>Zhang, Sun and Pan</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>Designing robust control for hypersonic vehicles in reentry is difficult, due to the features of the vehicles including strong coupling, non-linearity, and multiple constraints. This paper proposed a characteristic model-based robust model predictive control (MPC) for hypersonic vehicles with reentry constraints. First, the hypersonic vehicle is modeled by a characteristic model composed of a linear time-varying system and a lumped disturbance. Then, the identification data are regenerated by the accumulative sum idea in the gray theory, which weakens effects of the random noises and strengthens regularity of the identification data. Based on the regenerated data, the time-varying parameters and the disturbance are online estimated according to the gray identification. At last, the mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> robust predictive control law is proposed based on linear matrix inequalities (LMIs) and receding horizon optimization techniques. Using active tackling system constraints of MPC, the input and state constraints are satisfied in the closed-loop control system. The validity of the proposed control is verified theoretically according to Lyapunov theory and illustrated by simulation results.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>hypersonic vehicle</kwd>
<kwd>reentry</kwd>
<kwd>characteristic model</kwd>
<kwd>system constraints</kwd>
<kwd>robust model predictive control</kwd>
<kwd>gray identification</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="11"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="60"/>
<ref-count count="22"/>
<page-count count="10"/>
<word-count count="8448"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="S1" sec-type="introduction">
<title>Introduction</title>
<p>Hypersonic vehicle, a type of aircrafts with a flying speed of over 5 Mach, is a hot research topic due to its importance in national defense and military affairs. The hypersonic reentry flight usually covers a large flight envelope, during which the environmental and aerodynamic characteristics undergo huge variations (Harpold, <xref ref-type="bibr" rid="B4">1979</xref>; Lu, <xref ref-type="bibr" rid="B10">2014</xref>). The reentry dynamic model has fast time variability and strong coupling, is highly non-linear and is with strong disturbances and uncertainties (Wu and Meng, <xref ref-type="bibr" rid="B16">2009</xref>). Thus, it is difficult to adapt the large envelope and multitasking flight movement using the traditional PID control, as the selection of the operating points and the design of the scheduling algorithm remains a time-consuming procedure for engineers. Therefore, domestic and foreign researchers study the advanced controller design to make the vehicles have stable flight characteristics and strong robustness (Zhang and Hu, <xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>). Since there exist thermal and mechanical constraints in safety boundaries of reentry flight corridors, the hypersonic reentry control system must satisfy strict input and state constraints (Lu, <xref ref-type="bibr" rid="B9">1999</xref>; Shen and Lu, <xref ref-type="bibr" rid="B13">2003</xref>), including the constraints on aerodynamic angles, angular velocities, and control moments. If these complex physical demanding constraints are violated, the performance and stability of the control system will be deteriorated, then the safety and reliability of reentry flight can be affected seriously.</p>
<p>In the past decades, non-linear control methods such as adaptive backstepping control, non-linear disturbance observer, and robust control were used to improve robustness of the reentry control systems (Xu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B19">2012</xref>; Li et al., <xref ref-type="bibr" rid="B7">2016</xref>; Wu and Meng, <xref ref-type="bibr" rid="B15">2016</xref>). But, the system input and output constraints were not considered in Xu et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B19">2012</xref>), Li et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B7">2016</xref>), and Wu and Meng (<xref ref-type="bibr" rid="B15">2016</xref>). Well-known methods for constrained control include anti-windup control and reference governors. In Alicia and Andrea (<xref ref-type="bibr" rid="B1">2009</xref>), the combined reference governor and anti-windup control for hypersonic vehicles can suppress input saturation effectively. However, the compensator will be executed only when the saturation phenomenon appears, which affects the control accuracy and strong maneuverability of reentry hypersonic vehicles.</p>
<p>Model predictive control (MPC) has been widely accepted as an effective approach for control of constrained systems and applied in many industries, for its ability to handle hard constraints actively in receding horizon optimization (Chiristopher et al., <xref ref-type="bibr" rid="B2">2013</xref>; Zhang and Sun, <xref ref-type="bibr" rid="B21">2016</xref>). But high online-computation complexity brings difficulties to its applications in real-time control of hypersonic vehicles with high non-linear systems. Thus, much progress has been made to reduce computation complexity of MPC for hypersonic vehicles. In Van (<xref ref-type="bibr" rid="B14">2006</xref>), feedback linearization and linearized MPC were combined to design the control law for hypersonic vehicles. By transformation of the non-linear model into a linear model, it simplified the complexity of the predictive model. But, the computation was still complicated, due to the convention of original linear constraints into non-linear constraints. In Qin et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B12">2016</xref>), a fuzzy predictive control strategy was designed for hypersonic vehicles with actuator constraints and input delays. Though a linearized predictive model is adopted to decrease model complexity, computational complex of the MPC is still high due to complex fuzzy rules.</p>
<p>Based on the above analysis, more research deserves to be done on MPC for hypersonic vehicles with permitted complexity and high robustness. Characteristic modeling, which was proposed by Wu et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B17">2007</xref>), is constructed based on dynamical characteristics, environmental characteristics, and control performance, no only based on accurate system dynamics in conventional modeling (Wu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B18">2009</xref>). The main advantages of the characteristic modeling are depicting high-order linear time-varying systems and non-linear systems by low-order linear time-varying systems with a simple structure. The features including non-linear, strong coupling, and uncertainty for hypersonic flight make it hard to establish an accurate dynamic model, but the characteristic model can be well applied to this kind of complex system. Thus, such modeling method highly decreases difficulties in control design. A golden section adaptive attitude controller is presented in Gong and Wu (<xref ref-type="bibr" rid="B3">2010</xref>) and Xu (<xref ref-type="bibr" rid="B20">2012</xref>) based on the characteristic model. But the coupling in states and the coupling in controllers were not considered. The control (Gong and Wu, <xref ref-type="bibr" rid="B3">2010</xref>; Xu, <xref ref-type="bibr" rid="B20">2012</xref>) is difficult to be applied in the hypersonic vehicles in reentry stage since the hard constraints for the reentry vehicle were not considered.</p>
<p>The aim of the paper is to design characteristic model-based robust MPC for hypersonic vehicles with reentry constraints. According to input&#x02013;output equivalence, dynamics of the hypersonic vehicle is described by a characteristic model composed of a linear time-varying system and a lumped disturbance. The time-varying parameters and the disturbance in the characteristic model are estimated according to the gray identification, which highly reduces effects of the measurement noises. The proposed robust MPC is obtained by solving an optimization with the characteristic model as the predictive model and a mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> function as the cost function. In the control, the constraints are tackled by explicitly considering them in the optimization and the control robustness is improved by the use of the <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub>function. The feasibility and robustness of the proposed control are verified theoretically according to Lyapunov theory and illustrated by simulation results. The main contributions of this paper include the following:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label> <p>design of the characteristic model with time-varying parameters as the predictive model, which highly reduces complexity of the predictive model and approximation errors in Taylor linearization.</p></list-item>
<list-item><label>(2)</label> <p>identification of the time-varying parameters according to the gray identification, which reduces the effects of stochastic noises to identification accuracy.</p></list-item>
<list-item><label>(3)</label> <p>design of the <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> MPC, which satisfies reentry constraints and improves control robustness to uncertainties.</p></list-item>
</list></p>
<p>The design process of this paper is organized as follows. In Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S2">Model Description and Problem Formulation</xref>,&#x0201D; the objective of this paper is stated. In Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S3">Characteristic Model of the Reentry Hypersonic Vehicle</xref>,&#x0201D; a characteristic model composed of a linear time-varying system and a lumped disturbance are constructed for the hypersonic vehicle. In Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S4">Gray Identification for the Characteristic Model</xref>,&#x0201D; the time-varying parameters and the disturbance for characteristic model are online estimated according to the gray identification. In Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S5">Mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> Robust Predictive Control</xref>,&#x0201D; the mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> robust predictive control law is proposed based on linear matrix inequalities (LMIs) and receding horizon optimization techniques. Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S6">Simulation Analysis</xref>&#x0201D; presents simulation result. At last, conclusions are given in Section &#x0201C;<xref ref-type="sec" rid="S7">Conclusion</xref>.&#x0201D;</p>
</sec>
<sec id="S2">
<title>Model Description and Problem Formulation</title>
<p>To study the attitude stability of the winged hypersonic vehicle, it is common to neglect the wind, the Earth rotation and the Earth curvature. Using linear aerodynamics hypothesis and neglecting the influences of control surface deflections on aerodynamic forces, the rigid body attitude dynamic equations are as follows (Zhang and Hu, <xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>):
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M1"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mover accent='true'><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x002D9;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x002D9;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B8;</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>&#x003B8;</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M2"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xx</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">yy</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ye</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">zx</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">zz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">zr</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
and
<disp-formula id="E3"><mml:math id="M3"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left" class="align-odd"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left" class="align-odd"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
where the attack angle &#x003B1; is the angle between the velocity vector and its longitudinal symmetry plane; the side slip angle &#x003B2; is the angle between the projection of the velocity vector and the vehicle vertical axis; &#x003C6; and &#x003B8; are the roll angle and, respectively, the pitching angle; &#x003C9;<italic><sub>x</sub></italic>, &#x003C9;<italic><sub>y</sub></italic>, &#x003C9;<italic><sub>z</sub></italic> are angular velocities of the flight vehicle projected to the body frame; &#x003B4;<italic><sub>r</sub></italic>, &#x003B4;<italic><sub>e</sub></italic>, &#x003B4;<italic><sub>a</sub></italic> are rudders deflection, elevators deflection, and left right elevator difference, respectively; <italic>k<sub>xx</sub></italic>, <italic>k<sub>xz</sub></italic>, <italic>k<sub>x</sub></italic><sub>&#x003B1;</sub>, <italic>k<sub>r</sub></italic>, <italic>k<sub>yy</sub></italic>, <italic>k<sub>ye</sub></italic>, <italic>k<sub>zx</sub></italic>, <italic>k<sub>zz</sub></italic>, <italic>k<sub>z</sub></italic><sub>&#x003B1;</sub>, <italic>k<sub>zr</sub></italic> are the aerodynamic moment coefficient, the detailed definition can be seen in Liu and Chen (<xref ref-type="bibr" rid="B8">2010</xref>); <italic>M</italic><sub>1</sub>, <italic>M</italic><sub>2</sub>, <italic>M</italic><sub>3</sub> are external moment disturbances. The attack angle and the side slip angle are depicted in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1</xref>. The matrix of inertia moments is given by <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">xz</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. The task of control system is as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label> <p>Control goal: with the constraints satisfied, track the outer guidance commands &#x003B1;, &#x003C6; and make &#x003B2; keep at 0<sup>&#x02218;</sup> in the presence of parameter uncertainties and disturbance torques. The control errors of &#x003B1; and &#x003C6; are within 0.5<sup>&#x02218;</sup>.</p>
</list-item>
<list-item><label>(2)</label> <p>The constraints of the reentry control include
<list list-type="simple">
<list-item><label>&#x02460;</label> <p>The saturation constraints of rudder deflection
<disp-formula id="E4"><mml:math id="M5"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><label>&#x02461;</label> <p>The state constraints</p></list-item>
</list></p></list-item>
</list></p>
<fig position="float" id="F1">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Relationship between the speed coordinates (<italic>Ox<sub>a</sub>y<sub>a</sub>z<sub>a</sub></italic>) and the vehicle coordinates (<italic>Ox<sub>b</sub>y<sub>b</sub>z<sub>b</sub></italic>).</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g001.tif"/>
</fig>
<p>According to the requirements of preventing heat, the following constraints should be satisfied:
<disp-formula id="E5"><mml:math id="M6"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>According to the structural safety requirements of vehicle mechanics, the following constraints of angular velocities need to be satisfied:
<disp-formula id="E6"><mml:math id="M7"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="S3">
<title>Characteristic Model of the Reentry Hypersonic Vehicle</title>
<p>The reentry systems (1) and (2) are strongly non-linear, time-varying, and uncertain multivariable coupling, so it is difficult to design controller directly for it. Based on the principle of input and output equivalence, we differentiate system outputs &#x003B1;, &#x003B2;, &#x003C6; to second order, apply identical substitution and Taylor series approximate expansion (Wu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2007</xref>). The discrete model of input&#x02013;output time-varying second-order of &#x003B1;, &#x003B2;, and &#x003C6; is as follows:
<disp-formula id="E7"><label>(3)</label><mml:math id="M8"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E8"><label>(4)</label><mml:math id="M9"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E9"><label>(5)</label><mml:math id="M10"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
where characteristic model parameters <italic>f<sub>i</sub></italic><sub>1</sub>, <italic>f<sub>i</sub></italic><sub>2</sub> (<italic>i</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;&#x003B1;, &#x003B2;, &#x003C6;) and <italic>g</italic><sub>1</sub>, <italic>g</italic><sub>2</sub>, <italic>g</italic><sub>3</sub> are time-varying, &#x003B4;<sub>&#x003B1;</sub>, &#x003B4;<sub>&#x003B2;</sub>, &#x003B4;<sub>&#x003C6;</sub> are equivalent control input. The characteristic model for the plant (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E5">5</xref>) as given in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">1</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> possesses the following properties: the coefficients <italic>f<sub>i</sub></italic><sub>1</sub>, <italic>f<sub>i</sub></italic><sub>2</sub> (<italic>i</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;&#x003B1;, &#x003B2;, &#x003C6;) and <italic>g</italic><sub>1</sub>, <italic>g</italic><sub>2</sub>, <italic>g</italic><sub>3</sub> are slowly time-varying, the ranges of these parameters can be decided <italic>a priori</italic>, in response to the same input, the output of the original model (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">1</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) is identical to the output of the characteristic model (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E5">5</xref>) at each sampling time. Sum of all the coefficients of (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E5">5</xref>) equals <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">1</xref> (Zhang and Hu, <xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>) as follows:
<disp-formula id="E10"><mml:math id="M11"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Define the lumped disturbance &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>(<italic>k</italic>) as follows:
<disp-formula id="E11"><label>(6)</label><mml:math id="M12"><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>m</italic><sub>11</sub>, <italic>m</italic><sub>12</sub>, and &#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>) are coupling coefficient, &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>(<italic>k</italic>) includes dynamic coupling information with other channels, external disturbances, and unmodeled errors. To improve robustness of the control system, &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>(<italic>k</italic>) is estimated online and compensated feedforwardly in control. Similarly, the lumped disturbances in the other channels are described as follows:
<disp-formula id="E12"><mml:math id="M13"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>31</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Let &#x003B4;<sub>&#x003B1;</sub>&#x02009;&#x02248;&#x02009;&#x003B4;<italic><sub>e</sub></italic>, then the control constraints can be transformed into <inline-formula><mml:math id="M14"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> [the readers can see Zhang and Hu (<xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>) for detail], the output constraints are <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x002D9;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="S4">
<title>Gray Identification for the Characteristic Model</title>
<p>To accurately identify the parameters in the characteristic model is significant for control design.</p>
<p>In this section, the random noise in the measured reentry dynamic state can be approximately treated as white noise. Accumulated generating operation in the gray identification is used to weaken the impact of the random noise on original data sequences efficiently (Liu and Chen, <xref ref-type="bibr" rid="B8">2010</xref>) and regularize original data.</p>
<p>Let the original reentry state sequence be
<disp-formula id="E13"><mml:math id="M17"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">&#x0007B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>N</italic> is the total number of the identification samples. The identification data can be regenerated as follows:
<disp-formula id="E14"><label>(7)</label><mml:math id="M18"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>m</italic> has the number of sampling data. Operating gray accumulation generation once, we can get more regular sequence, which eliminates the impact of random noise to some extent. Then, new input data for identification are depicted as follows:
<disp-formula id="E15"><label>(8)</label><mml:math id="M19"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">&#x0007B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the following of this section, taking the attack-angle model (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">3</xref>) as an example to illustrate identification of parameters. The identification of parameters in other models (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E4">4</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E5">5</xref>) is similar and omitted. From the definition of gray data, the gray model of dynamics of the attack angle (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">3</xref>) is given as follows:
<disp-formula id="E16"><label>(9)</label><mml:math id="M20"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>During the identification time, the unmodeled error and disturbances are approximated as follows:
<disp-formula id="E17"><mml:math id="M21"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left" class="align-odd"><mml:mspace width="1.6em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Let
<disp-formula id="E18"><mml:math id="M22"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E19"><label>(10)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003D5;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003D5;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mtext>.</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003D5;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
From the gray model, we have
<disp-formula id="E20"><mml:math id="M24"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">BV</mml:mi></mml:math></disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x022EF;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Applying the least square method, we can get
<disp-formula id="E21"><label>(11)</label><mml:math id="M26"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p>To decrease effects of the lumped disturbances and improve robustness of the closed-loop control system, the feedforward input compensation is designed as follows:
<disp-formula id="E22"><label>(12)</label><mml:math id="M27"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>To accurately identify the parameters in the characteristic model is significant for control design.</p>
</sec>
<sec id="S5">
<title>Mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub><italic>&#x0221E;</italic></sub> Robust Predictive Control</title>
<p>Let &#x00394;<italic>f</italic> <sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>), &#x00394;<italic>f</italic> <sub>&#x003B1;2</sub>(<italic>k</italic>), &#x00394;<italic>g</italic><sub>1</sub>(<italic>k</italic>) be the identification deviations of the actual characteristic model coefficients. &#x00394;<italic><sub>T</sub></italic> is the compensation error after the compensation of reentry channel coupling information, unmodeled dynamics and disturbances in <italic>u<sub>c</sub></italic>(<italic>k</italic>). It is obvious that a &#x00394;<italic>f</italic> <sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>), &#x00394;<italic>f</italic> <sub>&#x003B1;2</sub>(<italic>k</italic>), &#x00394;<italic>g</italic><sub>1</sub>(<italic>k</italic>), and &#x00394;<italic><sub>T</sub></italic> are bounded. Besides. Since &#x003B1;(<italic>k</italic>), &#x003B4;<sub>&#x003B1;</sub>(<italic>k</italic>) have definite region constraints, they are also bounded. As a result, the generalized disturbances <italic>d</italic>(<italic>k</italic>) are bounded and can be described as follows:
<disp-formula id="E23"><mml:math id="M28"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>&#x00394;</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>&#x00394;</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>&#x00394;</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>Then characteristic model after gray identification compensation is given as follows:
<disp-formula id="E24"><label>(13)</label><mml:math id="M29"><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E25"><mml:math id="M30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is satisfied, <italic>d</italic>(<italic>k</italic>) is energy bounded. Since the unmodeled errors and couplings are partly compensated by estimators proposed in the last section, robust control is still needed to improve robustness of the closed-loop control system.</p>
<p>In this section, based on mixed <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> approach, a robust predictive control is proposed to have the better control performance under the premise that the general disturbance <italic>d</italic>(<italic>k</italic>) has been restrained efficiently (Patience and Orukpe, <xref ref-type="bibr" rid="B11">2007</xref>).</p>
<p>Assume the tracking expectation is &#x003B1;<italic><sub>c</sub></italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;0. To reduce the tracking errors, the integral of attack angle <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x0222B;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is considered as an extended state. Then, the augmented system is constructed as follows:
<disp-formula id="E26"><label>(14)</label><mml:math id="M33"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E27"><mml:math id="M34"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn class="MathClass-op" mathvariant="italic">&#x0222B;</mml:mn><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the subsequent control design, we use the characteristic model (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">14</xref>) as a prediction model to simplify the complexity of predictive control. Considering the reentry thermal protection and overload safety, the constraints of the attack angle, the velocity and the input for the hypersonic vehicle control can be transformed into the following forms:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label> <p>constraints of the attack angle
<disp-formula id="E28"><label>(15)</label><mml:math id="M35"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;1&#x02009;&#x02009;0</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><label>(2)</label> <p>constraints of the velocity
<disp-formula id="E29"><label>(16)</label><mml:math id="M36"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x002D9;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="2.56804pt" class="tmspace"/><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>1 1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><label>(3)</label> <p>the input saturation
<disp-formula id="E30"><label>(17)</label><mml:math id="M37"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x021D2;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">&#x0007B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="|" close="|"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><p>Define the indicator of control performance: <inline-formula><mml:math id="M38"><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <italic>Q</italic><sub>1</sub> and <italic>R</italic> are weighting matrices of the state and control. Consider the following indexes (Jiang et al., <xref ref-type="bibr" rid="B5">2017</xref>):
<list list-type="simple">
<list-item><label>&#x02460;</label> <p><italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> performance index: for any arbitrary &#x003B3;&#x02009;&#x0003E;&#x02009;0, the transfer function from <italic>d</italic>(<italic>k</italic>) to <italic>z</italic>(<italic>k</italic>) satisfies
<disp-formula id="E31"><label>(18)</label><mml:math id="M39"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">zd</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><label>&#x02461;</label> <p><italic>H</italic><sub>2</sub> performance index
<disp-formula id="E32"><label>(19)</label><mml:math id="M40"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></disp-formula></p></list-item></list></p></list-item>
</list></p>
<p>This paper is to design controller based on robust MPC and LMI, which is efficient to avoid adjusting parameters by experience, handle various reentry constraints and guarantee the robustness and stability of the time-varying characteristic system.</p>
<p><bold>Theorem 1</bold>: Let <italic>x</italic>(<italic>k</italic>) be the state of the system (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">14</xref>) measured at the sampling time <italic>k</italic>. Assume that there are constraints on the control input and plant output (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E15">15</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">17</xref>). Then, the state feedback <italic>K</italic> in the control law &#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>Kx</italic>(<italic>k</italic>) that minimizes the upper bound <italic>H</italic><sub>2</sub> performance at sampling time <italic>k</italic> is given by the following equation:
<disp-formula id="E33"><mml:math id="M41"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
where <italic>Q</italic>&#x02009;&#x0003E;&#x02009;0 and <italic>Y</italic> are obtained from the solution (if it exists) of following linear objective minimization problem:
<disp-formula id="E34"><mml:math id="M42"><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></disp-formula>
subject to
<disp-formula id="E35"><mml:math id="M43"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>
and
<disp-formula id="E36"><mml:math id="M44"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">aI</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">RY</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">aI</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E37"><mml:math id="M45"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em" class="nbsp"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>0 1 0</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E38"><mml:math id="M46"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em" class="nbsp"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>0</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>1 1</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E39"><mml:math id="M47"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>
where &#x0002A; represents terms readily inferred from symmetry.</p>
<p><bold>Proof:</bold></p>
<p><bold>Stability constraints</bold></p>
<p>Define <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>))&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>x</italic><sup><italic>T</italic></sup>(<italic>k</italic>)<italic>P</italic>(<italic>k</italic>)<italic>x</italic>(<italic>k</italic>) and <italic>V</italic>(<bold><italic>x</italic></bold>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1))&#x02009;&#x0003D; <italic><bold>x</bold></italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1)<sup><italic>T</italic></sup><italic>P</italic>(<italic>k</italic>)<bold><italic>x</italic></bold>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1), where <italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>) indicates the predictive state at <italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic> based on the measurement <italic>x</italic>(<italic>k</italic>) at sampling time <italic>k</italic>. &#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>) is the <italic>i</italic>th predictive control at the sampling time <italic>k</italic>, we get the following formula:
<disp-formula id="E40"><label>(20)</label><mml:math id="M48"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">x</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">x</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
where
<disp-formula id="E41"><mml:math id="M49"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>&#x003B3;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow> <mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From stability of gray identification, we can know that compensation error is close to 0. Then, if <italic>z</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>) is also close to 0, then the system stability is obtained. If not, the following inequality is satisfied:
<disp-formula id="E42"><mml:math id="M50"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>If <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, then <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1))&#x02009;&#x02212;&#x02009;<italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>))&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, and x(&#x0221E;)&#x02009;&#x0003D;&#x02009;0, <italic>V</italic>(x(&#x0221E;))&#x02009;&#x0003D;&#x02009;0. Summing the both sides of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="E20">20</xref>) from <italic>i</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;0 to <italic>i</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;&#x0221E;, we can get the following:
<disp-formula id="E43"><label>(21)</label><mml:math id="M51"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">Px</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item><label>(I)</label> <p>When <italic>x</italic>(0)&#x02009;&#x0003D;&#x02009;0, if <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the <italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> performance can be satisfied.</p></list-item>
<list-item><label>(II)</label> <p>When <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-op">&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the <italic>H</italic><sub>2</sub> performance can be satisfied.</p></list-item>
</list></p>
<p>Therefore, the necessary and sufficient condition to realize the control target is <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, i.e.
<disp-formula id="E44"><label>(22)</label><mml:math id="M54"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">RK</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">RK</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
Using Schur complement, the LMI (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">22</xref>) is equivalent to
<disp-formula id="E45"><label>(23)</label><mml:math id="M55"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">RK</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Let <italic>Q</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>aP</italic><sup>&#x02212;1</sup>, <italic>K</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>YQ</italic><sup>&#x02212;1</sup>. Pre-multiply and post-multiply Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E23">23</xref> by diag{<italic>a</italic><sup>1/2</sup><italic>P</italic><sup>&#x02212;1</sup>, <italic>a</italic><sup>1/2</sup><italic>I</italic>, <italic>a</italic><sup>1/2</sup><italic>I</italic>, <italic>a</italic><sup>1/2</sup><italic>I</italic>, <italic>a</italic><sup>1/2</sup><italic>I</italic>}, we can get
<disp-formula id="E46"><label>(24)</label><mml:math id="M56"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">aI</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">RY</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi mathvariant="italic">aI</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Performance constraints</bold></p>
<p>Using Schur complement property, <italic>H</italic><sub>2</sub> performance (19) is equivalent to:
<disp-formula id="E47"><label>(25)</label><mml:math id="M57"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>a</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02217;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Output constraints</bold></p>
<p>Since <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1))&#x02009;&#x02264;&#x02009;<italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>)), and {<italic>z</italic>: <italic>z</italic><sup><italic>T</italic></sup>(<italic>k</italic>)<italic>Q</italic><sup>&#x02212;1</sup><bold><italic>z</italic></bold>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x02264;&#x02009;1} is an invariant ellipsoid for the predicted states of the uncertain system (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E13">13</xref>). Then
<disp-formula id="E48"><label>(26)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left" class="align-odd"><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0007C;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0007C;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left" class="align-odd"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003C3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0007C;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, then
<disp-formula id="E49"><label>(27)</label><mml:math id="M60"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn>&#x003C3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn class="MathClass-rel">&#x0007C;</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn class="MathClass-rel">&#x0007C;</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
which is equivalent to
<disp-formula id="E50"><label>(28)</label><mml:math id="M61"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the attack-angle constraint (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E15">15</xref>) is equivalent to
<disp-formula id="E51"><label>(29)</label><mml:math id="M62"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em" class="nbsp"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;0&#x02009;1&#x02009;0&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
and the angular velocity constraint (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E16">16</xref>) is equivalent to
<disp-formula id="E52"><label>(30)</label><mml:math id="M63"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>(</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mtext>)</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em" class="nbsp"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;0&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>1&#x02009;1&#x02009;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Input constraint</bold></p>
<p>Physical limitations inherent in process equipment invariably impose hard constraints on the manipulated variable &#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>). The amplitude constraint can be represented as follows:
<disp-formula id="E53"><label>(31)</label><mml:math id="M64"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Setting <italic>K</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>YQ</italic><sup>&#x02212;1</sup>, then &#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>Kx</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>YQ</italic><sup>&#x02212;1</sup><italic>x</italic>. Then, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">31</xref>) is equivalent to
<disp-formula id="E54"><label>(32)</label><mml:math id="M65"><mml:mtable columnalign="left" class="align"><mml:mtr><mml:mtd class="align-even"><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="align-even"><mml:munder accentunder="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="&#x02225;" close="&#x02225;"><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003BB;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>Y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Using Schur complement, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="E32">32</xref>) is equivalent to
<disp-formula id="E55"><label>(33)</label><mml:math id="M66"><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Theorem 2</bold> (Feasibility): Any feasible solution of the optimization in Theorem 1 at a time <italic>k</italic> is also feasible for all times <italic>t</italic>&#x02009;&#x0003E;&#x02009;<italic>k</italic>. Thus, if the optimization problem in Theorem 1 is feasible at a time <italic>k</italic>, then it is feasible for all times <italic>t</italic>&#x02009;&#x0003E;&#x02009;<italic>k</italic>.</p>
<p>The proof of Theorem 2 is similar to Korhare et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B6">1996</xref>) and Jiang et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B5">2017</xref>), which is omitted here.</p>
<p><bold>Theorem 3</bold> (Robust stability): The feasible receding horizon state feedback control law obtained from Theorem 1 robustly asymptotically stabilizes the closed-loop system.</p>
<p><bold>Proof:</bold> Choose the Lyapunov function <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>))&#x02009;&#x0003D; <italic>x<sup>T</sup></italic>(<italic>k</italic>)<italic>P</italic>(<italic>k</italic>)<italic>x</italic>(<italic>k</italic>), then we have
<disp-formula id="E56"><mml:math id="M67"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>From stability of gray identification, we can know that compensation error is close to 0. Then, if <italic>z</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>) is also close to 0, then the system stability is obtained. If not, the following inequality is satisfied:
<disp-formula id="E57"><mml:math id="M68"><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>&#x003B3;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since the constraint (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="E24">24</xref>) guarantees <italic>M</italic>(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0 and <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;1))&#x02009;&#x02212;&#x02009;<italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>i</italic>))&#x02009;&#x0003C;&#x02009;0, <italic>V</italic>(<italic>x</italic>(<italic>k</italic>)) is a strictly decreasing Lyapunov function for the closed loop.</p>
<p><bold>Algorithm realization</bold></p>
<p>The process of the algorithm proposed in this paper is
<list list-type="simple">
<list-item><label>&#x02460;</label> <p>At the sampling time <italic>k</italic>, based on the real-time input and output data, identify the characteristic model parameters of attack-angle channel <italic>f</italic> <sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>), <italic>f</italic> <sub>&#x003B1;2</sub>(<italic>k</italic>), <italic>g</italic><sub>1</sub>(<italic>k</italic>), <italic>m</italic><sub>11</sub>(<italic>k</italic>), <italic>m</italic><sub>12</sub>(<italic>k</italic>), and &#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>) according to gray identification.</p></list-item>
<list-item><label>&#x02461;</label> <p>Design compensator <italic>u<sub>c</sub></italic> to compensate three-channel coupling motion information, unmodeled information, and disturbance &#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>).</p></list-item>
<list-item><label>&#x02462;</label> <p>Compute robust predictive control law &#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>Kx</italic> based on Theorem 1. Then, apply total control <italic>u</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;&#x003B4;<sub>&#x003B1;1</sub>&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>u<sub>c</sub></italic> into the reentry vehicle.</p></list-item>
<list-item><label>&#x02463;</label> <p>Repeat process &#x02460;.</p></list-item>
</list></p>
<p>Control algorithms in other channels are similar to the algorithm for the attach channel and are omitted.</p>
</sec>
<sec id="S6">
<title>Simulation Analysis</title>
<p>According to a certain flight state of a plane-symmetry near space hypersonic vehicle, such as (&#x003B1;, &#x003B2;, &#x003C6;)&#x02009;&#x0003D;&#x02009;(10<sup>&#x02218;</sup>, 0<sup>&#x02218;</sup>, 0<sup>&#x02218;</sup>), obtain the corresponding characteristic model parameters range (Zhang and Hu, <xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>). Let the flight height is 40&#x02009;km, speed is 10&#x02009;Ma, and the range of aerodynamic coefficient (Liu and Chen, <xref ref-type="bibr" rid="B8">2010</xref>) be <italic>k<sub>xx</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[&#x02212;0.3585 &#x02212;1.4341], <italic>k<sub>xz</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[&#x02212;0.0101 &#x02212;0.0152], <italic>k<sub>yy</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[&#x02212;0.1060 &#x02212;0.2945], <italic>k<sub>zx</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[&#x02212;0.0127 &#x02212;0.0506], <italic>k<sub>zz</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[&#x02212;0.0253 &#x02212;0.0380], <italic>k<sub>xa</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[40.5909 34.3395], <italic>k<sub>xr</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[3.1819 3.1729], <italic>k<sub>ye</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[25.3225 22.7902], <italic>k<sub>za</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[2.7196 2.2845], and <italic>k<sub>zr</sub></italic>&#x02009;&#x02208;&#x02009;[4.5363 4.1338].</p>
<p>Let the maximum of attitude angular velocity is <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced separators="" open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003C9;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>60</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02218;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02215;</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:math></inline-formula>, the maximum of input control is 30<sup>&#x02218;</sup>, sampling time is 0.01&#x02009;s.</p>
<p>Angle of attack control channel
<disp-formula id="E58"><mml:math id="M70"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9968</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0032</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B1;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0032</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9968</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>2754</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>5363</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Side slip angle control channel
<disp-formula id="E59"><mml:math id="M71"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9965</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0035</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003B2;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0035</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9965</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>3760</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0577</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Roll angle control channel
<disp-formula id="E60"><mml:math id="M72"><mml:mtable columnalign="left" class="align-star"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>&#x003B1;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x003B4;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>&#x00394;</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>&#x003C6;</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right" class="align-odd"></mml:mtd><mml:mtd class="align-even"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9823</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0181</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em" class="quad"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-open">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>0181</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>9823</mml:mn></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-close">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x02208;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>3055</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>1957</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo class="MathClass-bin">&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right" class="align-label"></mml:mtd><mml:mtd class="align-label"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The requirement of the control system is to keep side slip angle around 0<sup>&#x02218;</sup>, the tracking accuracy of attack angle &#x0003C;0.5<sup>&#x02218;</sup>, simulation is taken based on the parameters above.
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label> <p>Attack-angle tracking without coupling characteristic model disturbance</p></list-item>
</list></p>
<p>Assume the identified parameter is <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>1.9968</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>1.0032</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, the initial value is 5<sup>&#x02218;</sup>, and the expected value of attack angle is 2<sup>&#x02218;</sup>, the coupling characteristic model disturbance &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub> is 0. The weighting matrices in the robust predictive control are <italic>Q</italic><sub>1</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;diag(1,000, 1,000, 1,000) and <italic>R</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;10. The simulation results are as follows: the tracking curve of attack angle is shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>. The predictive control and gray identification guarantee the attack-angle tracking accuracy. The input and angular velocity constraints are shown in Figures <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>, which meet the constraints, respectively. The results show that the prediction based on the characteristics model is feasible.</p>
<list list-type="simple">
<list-item><label>(2)</label> <p>Attack-angle tracking with coupling characteristic model disturbance</p></list-item>
</list>
<fig position="float" id="F2">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Tracking attack angle.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g002.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F3">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Control input.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g003.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F4">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>Angular velocity.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g004.tif"/>
</fig>
<p>Assume the identified parameter is <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mtext>1.9968</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>1.0032</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, the initial value is 5<sup>&#x02218;</sup>, and the expected value of attack angle is 2<sup>&#x02218;</sup>, the coupling characteristic model disturbance is &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>m</italic><sub>11</sub>&#x003B2;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>m</italic><sub>12</sub>&#x003D5;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;&#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>) is 1<sup>&#x02218;</sup>&#x0002A;sin(0.2<italic>t</italic>). The weighting matrices in the robust predictive control are <italic>Q</italic><sub>1</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;diag(1,000, 1,000, 1,000) and <italic>R</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;10. The simulation results are as follows: the tracking curve of attack angle is shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref>. The predictive control and gray estimation compensation resist the disturbances of the characteristic model and model uncertainties. Figure <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref> presents the input, from which we can see the constraint are satisfied.</p>
<list list-type="simple">
<list-item><label>(3)</label> <p>Attack-angle tracking with random noise and time-varying disturbance</p></list-item>
</list>
<fig position="float" id="F5">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Tracking attack angle.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g005.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F6">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>Control input.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g006.tif"/>
</fig>
<p>Assume the attack-angle initial value is 5<sup>&#x02218;</sup>, and the expected value is 2<sup>&#x02218;</sup>. The coupling characteristic model disturbance is &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>m</italic><sub>11</sub>&#x003B2;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>m</italic><sub>21</sub>&#x003D5;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;&#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>) is 1<sup>&#x02218;</sup>&#x0002A;sin(0.2<italic>t</italic>) in the sinusoidal change form 1<sup>&#x02218;</sup>&#x0002A;sin(0.2<italic>t</italic>). The attack angle is of 0 mean. In the case of the random state noise with the variance of 0.1, the characteristic model parameter of the attack angle <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mfenced separators="" open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mtable class="array"><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>89</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd class="array" columnalign="center"><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>0.976</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo class="MathClass-punc">,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="MathClass-rel">&#x0003D;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo class="MathClass-punc">.</mml:mo><mml:mn>367</mml:mn><mml:mo class="MathClass-bin">&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="MathClass-bin">&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is obtained using the gray identification. Then, the robust MPC is adopted in the simulation. Figure <xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref> is the tracking curve of attack angle, which presents that the disturbance and model uncertainty in the characteristic model are resisted with the common effects of <italic>H</italic><sub>2</sub>/<italic>H</italic><sub>&#x0221E;</sub> predictive control and gray estimation compensation. Figures <xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F9">9</xref> are the curves of rudder input and angular velocity, respectively, showing the satisfaction of input and output constraints with LMIs (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="E29">29</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">31</xref>).
<list list-type="simple">
<list-item><label>(4)</label> <p>Robustness analysis</p>
</list-item>
</list></p>
<fig position="float" id="F7">
<label>Figure 7</label>
<caption><p>Tracking attack angle.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g007.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F8">
<label>Figure 8</label>
<caption><p>Control input.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g008.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F9">
<label>Figure 9</label>
<caption><p>Angular velocity.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g009.tif"/>
</fig>
<p>If the identified parameters model parameter is <italic>A</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;[0 1; 2 &#x02212;1], but the actual model parameter is <italic>A</italic>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;[0 1; 1.9968 &#x02212;1.0032], and the coupling characteristic model disturbance is &#x00394;<sub>&#x003B1;</sub>&#x02009;&#x0003D;&#x02009;<italic>m</italic><sub>11</sub>&#x003B2;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;<italic>m</italic><sub>12</sub>&#x003D5;(<italic>k</italic>)&#x02009;&#x0002B;&#x02009;&#x00394;<sub>&#x003B1;1</sub>(<italic>k</italic>) is 1<sup>&#x02218;</sup>&#x0002A;sin(0.2<italic>t</italic>), the tracking curve of attack angle is shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F10">10</xref>, which can show the good tracking performance. The side slip angle keeps near the 0 according to the curve of side slip angle shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F11">11</xref>. The results show that the robust predictive control has the strong robust tracking ability.</p>
<fig position="float" id="F10">
<label>Figure 10</label>
<caption><p>Tracking attack angle.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g010.tif"/>
</fig>
<fig position="float" id="F11">
<label>Figure 11</label>
<caption><p>Tacking side slip angle.</p></caption>
<graphic xlink:href="frobt-04-00023-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="S7">
<title>Conclusion</title>
<p>To design control for constrained, strong coupled, uncertain non-linear reentry hypersonic vehicles, the characteristic model is constructed and used as the predictive model in MPC. The original complicated reentry kinetics and dynamics are simplified by identification of the time-varying parameters in the characteristic model-based gray identification. The robust predictive control law is proposed based on the receding moving horizon optimization and LMI, which ensures stability of the closed-loop system and guarantees constraints satisfaction. Theoretical proof and simulation results confirm the effectiveness of the proposed algorithm.</p>
</sec>
<sec id="S8">
<title>Author Contributions</title>
<p>YP proposed the main idea. JZ and TS derived the controller and carried out simulations. JZ, TS, and YP wrote the paper.</p>
</sec>
<sec id="S9">
<title>Conflict of Interest Statement</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>The authors gratefully acknowledge the reviewers for their constructive and insightful comments for further improve the quality of this work.</p>
</ack>
<fn-group>
<fn fn-type="financial-disclosure">
<p><bold>Funding.</bold> This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51379044, No. 51375210, No. 61503158, and No. 51375307).</p></fn>
</fn-group>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1"><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Alicia</surname> <given-names>Z.</given-names></name> <name><surname>Andrea</surname> <given-names>S.</given-names></name></person-group> (<year>2009</year>). &#x0201C;<article-title>Combined reference governor and anti-windup design for constrained hypersonic vehicles models</article-title>,&#x0201D; in <conf-name>AIAA</conf-name> (<conf-loc>New York, NY</conf-loc>: <conf-sponsor>American Institute of Aeronautics and Astronautics</conf-sponsor>), <fpage>2009</fpage>&#x02013;<lpage>6283</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B2"><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chiristopher</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Morgan</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Ilya</surname> <given-names>K.</given-names></name></person-group> (<year>2013</year>). &#x0201C;<article-title>Model predictive control guidance with extended command governor inner-loop flight control for hypersonic vehicles</article-title>,&#x0201D; in <conf-name>Proceedings of the AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit</conf-name> (<conf-loc>New York, NY</conf-loc>: <conf-sponsor>American Institute of Aeronautics and Astronautics</conf-sponsor>), <fpage>5028</fpage>&#x02013;<lpage>5048</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B3"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gong</surname> <given-names>Y. L.</given-names></name> <name><surname>Wu</surname> <given-names>H. X.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Characteristic model-based adaptive attitude control for hypersonic vehicle</article-title>. <source>J. Astronaut.</source> <volume>31</volume>, <fpage>2122</fpage>&#x02013;<lpage>2128</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.3873/j.issn.1000.1328</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Harpold</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>1979</year>). <article-title>Shuttle entry guidance</article-title>. <source>J. Astronaut. Sci.</source> <volume>28</volume>, <fpage>239</fpage>&#x02013;<lpage>268</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B5"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jiang</surname> <given-names>W.</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>H. L.</given-names></name> <name><surname>Lu</surname> <given-names>J. H.</given-names></name> <name><surname>Qin</surname> <given-names>W. W.</given-names></name> <name><surname>Cai</surname> <given-names>G. B.</given-names></name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Nonfragile robust model predictive control for uncertain constrained time-delayed system with compensations</article-title>. <source>J Franklin. Inst.</source> <volume>354</volume>, <fpage>2832</fpage>&#x02013;<lpage>2855</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jfranklin.2017.02.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Korhare</surname> <given-names>M. V.</given-names></name> <name><surname>Balakrishnans</surname> <given-names>V.</given-names></name> <name><surname>Moraris</surname> <given-names>M.</given-names></name></person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Robust constrained model predictive control using linear matrix inequalities</article-title>. <source>Auromotica</source> <volume>32</volume>, <fpage>1361</fpage>&#x02013;<lpage>1379</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B7"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Li</surname> <given-names>Z. Y.</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>W. J.</given-names></name> <name><surname>Liu</surname> <given-names>H.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Nonlinear robust control of hypersonic aircrafts with interactions between flight dynamics and propulsion systems</article-title>. <source>ISA Trans.</source> <volume>64</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>11</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.isatra.2016.04.011</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">27132149</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Liu</surname> <given-names>L.</given-names></name> <name><surname>Chen</surname> <given-names>R. W.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Modeling algorithm using accumulated generating operation and weighted product</article-title>. <source>Syst. Eng. Electron.</source> <volume>32</volume>, <fpage>976</fpage>&#x02013;<lpage>979</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.3969/j.issn.1001-506X</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lu</surname> <given-names>P.</given-names></name></person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Regulation about time-varying trajectories: precision entry guidance illustrated</article-title>. <source>J. Guid. Control Dyn.</source> <volume>22</volume>, <fpage>784</fpage>&#x02013;<lpage>790</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/2.4479</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lu</surname> <given-names>P.</given-names></name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Entry Guidance: a unified method</article-title>. <source>J. Guid. Control Dyn.</source> <volume>37</volume>, <fpage>713</fpage>&#x02013;<lpage>728</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/1.62605</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11"><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Patience</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Orukpe</surname> <given-names>I. M.</given-names></name></person-group> (<year>2007</year>). &#x0201C;<article-title>Model predictive control based on mixed H<sub>2</sub>/H<sub>&#x0221E;</sub>control approach</article-title>,&#x0201D; in <conf-name>Proc of the 2007 American Control Conf</conf-name> (<conf-loc>New York, NY</conf-loc>: <conf-sponsor>IEEE Computer Society</conf-sponsor>), <fpage>6147</fpage>&#x02013;<lpage>6150</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B12"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Qin</surname> <given-names>W. W.</given-names></name> <name><surname>He</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Liu</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Zhao</surname> <given-names>P. T.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Robust model predictive tracking control of hypersonic vehicles in the presence of actuator constraints and input delays</article-title>. <source>J. Franklin Inst.</source> <volume>353</volume>, <fpage>4351</fpage>&#x02013;<lpage>4367</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jfranklin.2016.08.007</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shen</surname> <given-names>Z. J.</given-names></name> <name><surname>Lu</surname> <given-names>P.</given-names></name></person-group> (<year>2003</year>). <article-title>On board generation of three-dimensional constrained entry trajectories</article-title>. <source>J. Guid. Control Dyn.</source> <volume>26</volume>, <fpage>111</fpage>&#x02013;<lpage>121</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/2.5021</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Van</surname> <given-names>W. R.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Combined feedback linearization and constrained model predictive control for entry flight</article-title>. <source>J. Guid. Control Dyn.</source> <volume>29</volume>, <fpage>427</fpage>&#x02013;<lpage>434</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/1.14511</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wu</surname> <given-names>G. H.</given-names></name> <name><surname>Meng</surname> <given-names>X. Y.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Nonlinear disturbance observer based robust backstepping control for a flexible air-breathing hypersonic vehicle</article-title>. <source>Aerosp. Sci. Technol.</source> <volume>54</volume>, <fpage>174</fpage>&#x02013;<lpage>182</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ast.2016.04.018</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wu</surname> <given-names>H.</given-names></name> <name><surname>Meng</surname> <given-names>B.</given-names></name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Review of the control research of hypersonic vehicle</article-title>. <source>Adv. Mech.</source> <volume>39</volume>, <fpage>756</fpage>&#x02013;<lpage>765</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.3321/j.issn:1000-0992</pub-id></citation></ref>
<ref id="B17"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wu</surname> <given-names>H. X.</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Xie</surname> <given-names>Y. C.</given-names></name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Characteristic model-based all-coefficient adaptive control method and its applications</article-title>. <source>IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst.</source> <volume>37</volume>, <fpage>213</fpage>&#x02013;<lpage>221</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSMCC.2006.887004</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18"><citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wu</surname> <given-names>H. X.</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Xie</surname> <given-names>Y. C.</given-names></name></person-group> (<year>2009</year>). <source>Characteristic Model-Based Intelligent Adaptive Control</source>. <publisher-loc>Beijing</publisher-loc>: <publisher-name>China Science and Technology Publishing</publisher-name>.</citation></ref>
<ref id="B19"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Xu</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Sun</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Liu</surname> <given-names>H.</given-names></name> <name><surname>Ren</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Adaptive Kriging controller design for hypersonic flight vehicle via back-stepping</article-title>. <source>IET Control Theory Appl.</source> <volume>4</volume>, <fpage>487</fpage>&#x02013;<lpage>497</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1049/iet-cta.2011.0026</pub-id></citation></ref>
<ref id="B20"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Xu</surname> <given-names>L. J.</given-names></name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Hypersonic vehicle control based on the all-channel-coupled characteristic model</article-title>. <source>Aerosp. Control Appl.</source> <volume>38</volume>, <fpage>12</fpage>&#x02013;<lpage>18</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.3969/j.issn.1674-1579</pub-id></citation></ref>
<ref id="B21"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Sun</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Disturbance observer-based sliding manifold predictive control for reentry hypersonic vehicles with multi-constraint</article-title>. <source>Proc. Inst. Mech. Eng.</source> <volume>230</volume>, <fpage>485</fpage>&#x02013;<lpage>495</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1177/0954410015593564</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22"><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>Z.</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Stability analysis of a hypersonic vehicle controlled by the characteristic model based adaptive controller</article-title>. <source>Sci. China Inf. Sci.</source> <volume>55</volume>, <fpage>2243</fpage>&#x02013;<lpage>2256</lpage>.<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11432-011-4455-9</pub-id></citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>