<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">64717</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2025.064717</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Optimal Fuzzy Tracking Synthesis for Nonlinear Discrete-Time Descriptor Systems with T-S Fuzzy Modeling Approach</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Optimal Fuzzy Tracking Synthesis for Nonlinear Discrete-Time Descriptor Systems with T-S Fuzzy Modeling Approach</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Optimal Fuzzy Tracking Synthesis for Nonlinear Discrete-Time Descriptor Systems with T-S Fuzzy Modeling Approach</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Lee</surname><given-names>Yi-Chen</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Lin</surname><given-names>Yann-Horng</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Chang</surname><given-names>Wen-Jer</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><xref rid="cor1" ref-type="corresp">&#x002A;</xref><email>wjchang@mail.ntou.edu.tw</email></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Aslam</surname><given-names>Muhammad Shamrooz</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><xref rid="cor1" ref-type="corresp">&#x002A;</xref><email>shamroz_aslam@cumt.edu.cn</email></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Lin</surname><given-names>Zi-Yao</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Information Management, National Dong Hwa University</institution>, <addr-line>Hualien, 974</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Marine Engineering, National Taiwan Ocean University</institution>, <addr-line>Keelung, 202</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Artificial Intelligence Research Institute, China University of Mining and Technology</institution>, <addr-line>Xuzhou, 2211106</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Authors: Wen-Jer Chang. Email: <email>wjchang@mail.ntou.edu.tw</email>; Muhammad Shamrooz Aslam. Email: <email>shamroz_aslam@cumt.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>30</day><month>05</month><year>2025</year>
</pub-date>
<volume>143</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>1433</fpage>
<lpage>1461</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>21</day>
<month>2</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>17</day>
<month>4</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2025 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_64717.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>An optimal fuzzy tracking synthesis for nonlinear discrete-time descriptor systems is discussed through the Parallel Distributed Compensation (PDC) approach and the Proportional-Difference (P-D) feedback framework. Based on the Takagi-Sugeno Fuzzy Descriptor Model (T-SFDM), a nonlinear discrete-time descriptor system is represented as several linear fuzzy subsystems, which facilitates the linear P-D feedback technique and streamlines the fuzzy controller design process. Leveraging the P-D feedback fuzzy controller, the closed-loop T-SFDM can be transformed into a standard system that guarantees non-impulsiveness and causality for the nonlinear discrete-time descriptor system. In view of the disturbance problems, a passive performance constraint is incorporated into the fuzzy tracking synthesis to achieve dissipativity of disturbance energy. To achieve a better balance between state and control responses, the H<sub>2</sub> performance requirement is considered and a minimization constraint is applied to optimize the H<sub>2</sub> index. It is observed that there is a lack of research focusing on both disturbance and control input issues in nonlinear descriptor systems. Extending the Lyapunov theory, a stability analysis method is proposed for the tracking purpose with the combination of the free-weighting matrix to relax the analysis process while complying multiple performance constraints. Finally, two simulation examples are presented to demonstrate the feasibility and applicability of the proposed approach in practical control scenarios for nonlinear descriptor systems.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Nonlinear descriptor system</kwd>
<kwd>takagi-sugeno fuzzy model</kwd>
<kwd>H<sub>2</sub> performance</kwd>
<kwd>passive performance</kwd>
<kwd>robustness</kwd>
<kwd>fuzzy tracking syhthesis</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>National Science and Technology Council (Taiwan)</funding-source>
<award-id>NSTC113-2221-E-019-032</award-id>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Over the past few decades, the control problem of nonlinear systems has been extensively addressed [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. In practical systems, there are often inherent nonlinearities that must be considered to more precisely describe the dynamics of control systems. Additionally, systems in descriptor form have been shown to provide a powerful tool for enhancing the completeness in describing practical control systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. It is worth noting that not only is the implicit relation included to represent the interrelations in many systems, but there also exist purely static relations featuring identity correlations among different dynamic variables. Because of this reason, the description of descriptor systems includes both differential and algebraic equations, thus being referred to as differential-algebraic systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Descriptor systems can also be applied to situations involving singularities, singular perturbations, and noncausalities. Notably, singular systems have been widely discussed due to their use in various control scenarios, such as acceleration and its derivative, autonomous ships, as well as bio-economic systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. However, the algebraic constraints in descriptor systems also lead to the issue of infinite poles and impulse behaviors [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>], as the static relationships must be satisfied at a given instant. Taking advantage of large-scale systems, the control and analysis of nonlinear descriptor systems have attracted significant attention [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]. Nevertheless, the nonlinearities and algebraic constraints still pose formidable challenges to the development of controller design approaches.</p>
<p>Consequently, ensuring the absence of impulse modes has emerged as a critical consideration in the controller design of nonlinear descriptor systems. To address this issue, a proportional and derivative feedback concept has been introduced to transform the closed-loop system into a regular system [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>]. That is, the feedback signal guarantees non-impulsiveness and causality for the system. For discrete-time systems, this concept is referred to as Proportional-Difference (P-D) feedback [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>]. Due to the nonlinearities, the development of controller design approaches for nonlinear descriptor systems is confronted with significant challenges and complexities. Over the past decades, the Takagi-Sugeno Fuzzy Model (T-SFM) has proven to be a powerful tool for tackling the control problem of nonlinear systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. By characterizing a nonlinear system as several linear subsystems, the controller design problem is efficiently reduced to a linear problem. In other words, the linear P-D feedback technique can be utilized in the control problem of nonlinear descriptor systems. Leveraging the T-SFM and Parallel Distributed Compensation (PDC) framework, some researchers have successfully developed fuzzy P-D controllers to stabilize the nonlinear descriptor systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]. Moreover, some simulations have been implemented to explore practical applications [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>]. Nevertheless, disturbance and uncertainty issues must be resolved to enhance the reliability of the control approach. The trade-off between convergence rate and control cost should also be considered while meeting practical control requirements.</p>
<p>In most industrial systems, external disturbances, such as power quality disturbances for generators [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>], road roughness for electric power steering systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>], and winds and waves for ships [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>], are inevitable and persistent factors. In view of disturbance problem, many researchers have contributed to the development of anti-disturbance control approaches for nonlinear descriptor systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>]. From the energy perspective, passive performance has been introduced to achieve the dissipativity of external energy [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>]. A system can be called a dissipative system because the energy dissipated inside is less than the energy supplied by the external source [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]. Therefore, several researchers have successfully extended the concept of dissipativity to the disturbance problem, where disturbance energy is regarded as external energy [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>]. In [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>], the researchers have also presented the energy supply function such that the system consumption energy is always greater than the external energy to achieve this disspativity. Passivity theory has long been recognized as an effective tool for the analysis of electrical networks and nonlinear systems. It is worth noting that the passive performance constraint provides a general framework for various considerations, including H<sub>&#x221E;</sub>, strictly input passivity, and other related forms, depending on the setting of the energy supply function. Moreover, uncertainties pose a significant challenge in enhancing control performance for practical applications [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. Fuzzy theory is widely recognized as an effective approach to addressing uncertainties in daily life and engineering systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>]. Nevertheless, the T-SFM constructed for actual nonlinear systems may involve modeling errors [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]. Based on the T-SFM, some researchers have improved the identification and control issues using adaptive control under system uncertainties [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>]. Extending the control issue, some researchers have also solved the controller design problem for uncertain nonlinear descriptor systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]. By employing proportional and derivative feedback techniques, fuzzy controllers have also been successfully developed to handle uncertainty and disturbance issues [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]. However, the development of tracking controllers using the P-D fuzzy control scheme for discrete-time descriptor systems remains an unresolved challenge.</p>
<p>More importantly, the control effort required to ensure both the passive constraint and robustness may increase significantly. For specific objectives such as trajectory tracking, the responses of the controlled variables could become excessively drastic, which is not suitable for practical control applications. Furthermore, the control cost could potentially exceed practical requirements, leading to inefficiency. The H<sub>2</sub> performance index has been introduced to evaluate the energy of state and input [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]. It has also been recognized as a powerful performance metric in the control of autonomous vehicles [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>]. The application of the H<sub>2</sub> performance index is often accompanied by a minimization constraint, which aims to optimize the energy associated with the index. Nowadays, some researchers have successfully extended the H<sub>2</sub>/H<sub>&#x221E;</sub> constraint to the fuzzy controller design for the tracking problem in nonlinear systems under the T-S fuzzy model framework [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>]. Based on the descriptor form, the T-S Fuzzy Descriptor Model (T-SFDM) based fuzzy controller design have been investigated with disturbance and uncertainty problems in several papers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. Considering the control efficiency while affected by the external disturbances, an input shaping approach has been developed under H<sub>&#x221E;</sub> performance for the fuzzy tracking control problem [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]. Nonetheless, there is lack of existing papers discussing the multiple-performance-constrained problem for discrete-time nonlinear descriptor systems, even for their tracking issue. However, the difficulty of the tracking controller design problem subject to multiple constraints increases significantly due to the nonlinearities and descriptor form. By leveraging the linear representation of subsystems in T-SFDM, the complexity of the design process can be effectively reduced.</p>
<p>The reason outlined above motivated this research to propose a fuzzy tracking synthesis for discrete-time nonlinear descriptor systems that satisfies multiple performance criteria, including robustness, passivity, and optimal H<sub>2</sub>. First, the T-SFDM is established for a class of nonlinear descriptor systems. Considering the existence of modeling errors, the T-SFDM is also constructed for the target trajectory with uncertain factors. Next, the T-S Fuzzy Descriptor Error Model (T-SFDEM) is derived by subtracting the target model from the T-SFDM. With the same premise as the T-SFDEM, a PDC-based fuzzy controller is developed using the P-D error feedback signals. For the closed-loop T-SFDEM, a definition is provided to examine the regularity and causality. Additionally, the constraints of robust control, passive performance, and H<sub>2</sub> performance are introduced separately. Based on the multiple performance constraints and Lyapunov theory, a stability criterion is proposed to ensure the stability of the error dynamics and achieve the trajectory tracking objective. It is worth noting that the free-weighting matrix technique is integrated into the analysis process to further reduce the conservativeness caused by the multiple constraints, particularly the minimization of H<sub>2</sub> performance. Consequently, the stability criteria are derived into the Linear Matrix Inequality (LMI) problem, enabling efficient solutions via computational tools. Finally, two simulation examples, including a nonlinear DC-motor system and a ship steering system, are provided to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed P-D fuzzy tracking controller.</p>
<p>This paper is organized as follows. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, the T-SFDM and the corresponding T-SFDEM are obtained. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, a P-D feedback fuzzy tracking synthesis is proposed for the tracking purpose. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, two simulation examples, including a nonlinear DC motor system and a ship steering system, are provided. Based on the results, some conclusions are given in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>System Description and Problem Statement</title>
<p>In this section, the T-SFDMs of nonlinear descriptor systems and target trajectory are respectively established. Then, the T-SFDEM is obtained from two T-SFDMs. According to the PDC design concept, the P-D fuzzy tracking controller is presented. Some definitions and lemmas related to multiple performance requirements are also introduced. First, the T-SFDM is presented as follows.</p>
<p><bold>Model Rules</bold> <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:</p>
<p>If <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and&#x2026;and <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, then
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where model matrices <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are constructed with the time-varying uncertainties, <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> respectively are the system&#x2019;s state, input, output and disturbance vectors, <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the premise variables, <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the fuzzy sets, <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the numbers of premise variables and fuzzy rules. Note that the matrix <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, with or without full rank, can be used to describe the singular and typical systems in descriptor form.</p>
<p>In the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>, <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represent the time-varying uncertain factors that may arise from modeling parameter errors and other relevant factors. Then, these matrices are further decomposed into the following structure.
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the time-varying uncertain item, <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denote the structure of uncertainties, with appropriate dimensions.</p>
<p>Then, the following overall T-SFDM is obtained by blending with all fuzzy subsystems in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> with membership functions.
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which satisfies the situation <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>&#x03C2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x2113;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the number of premise variables. To simplify the expressions in this research, the time-varying terms involving premise variables and uncertainties, denoted as <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, are reduced to <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> throughout the remainder of this paper.</p>
<p>For the tracking purpose, the T-SFDM is also constructed as follows, with consideration of the parameter uncertainty caused by modeling errors, similar to the process described in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eqs. (1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>.
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the desired state and output trajectories.</p>
<p>Then, the tracking T-SFDEM is obtained as follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>.
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the tracking errors of the system&#x2019;s states and outputs.</p>
<p>According to the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>, the following P-D error feedback fuzzy controller is developed by the PDC framework to complete the tracking task.
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the gains for the proportional and difference feedback terms. It is observed that <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the premise part is designed in the same way as the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> to comply with the PDC concept. To make the application of P-D feedback concept more meaningful, Remark 1 is presented to illustrate the use of feedback signals.</p>
<p><bold>Remark 1.</bold> <italic>Building on the results of research on linear discrete-time descriptor systems, including but not limited to [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>], k &#x002B; 1 is considered the current time instant, which can be derived from the previous time instant k when there is a design of the state observer. However, observer design is not the primary focus of this research; the main discussion is centered on the design of the multi-performance P-D fuzzy tracking controller. For this reason, all states of the control systems are assumed to be available for the implementation of the P-D feedback technique</italic>.</p>
<p>Therefore, the following closed-loop T-SFDEM is obtained by substituting the P-D fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> into T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>.
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the closed-loop matrices.</p>
<p>Conducting an examination of regularity and causality, Definition 1 is presented for the T-SFDEM.</p>
<p><bold>Definition 1.</bold> <italic>If the following situations are satisfied, the regularity and causality of the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> are guaranteed, and the system&#x2019;s responses will be impulsive-free</italic>.</p>
<p><italic>(a) The system is said to be regular when</italic> <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><italic>(b) The system is said to be causal when</italic> <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><italic>where</italic> <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>denote the determinant and its degree</italic>.</p>
<p>It is obvious that the two situations are certainly ensured for the typical system, where <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is of full rank. With the P-D fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>, the conditions in Definition 1 can also be guaranteed for the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> even when <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a singular matrix. The P-D feedback technique can effectively transform the singular system into a regular form by ensuring that the matrix <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is of full rank. Aiming to address the uncertainty problems, an inequality for robust control is introduced in Lemma 1.</p>
<p><bold>Lemma 1.</bold> <italic>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]. For a scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic>the following result is satisfied by assigning the constant matrices</italic> <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>of appropriate dimension</italic>.
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula><italic>where time-varying uncertain term</italic> <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>satisfies</italic> <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>In the context of the energy concept, the following passive performance constraint in Lemma 2 is employed to achieve disturbance dissipativity by appropriately selecting the parameters for the general form in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>].</p>
<p><italic><bold>Lemma 2.</bold> The T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> is called strictly input passive if the following relationship is satisfied with a positive scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> <italic>provided</italic>.
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mn>2</mml:mn><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula><italic>where</italic> <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>denotes the terminal time</italic>.</p>
<p>Therefore, the energy consumption of the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> is greater than the disturbance energy by ensuring the relationship <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref>. However, the control effort is expected to increase significantly when the inequality conditions in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> must be satisfied simultaneously. Considering practical control scenarios, the trade-off between state and input responses should also be carefully evaluated. Therefore, the optimal H<sub>2</sub> performance index is stated in Definition 2.</p>
<p><italic><bold>Definition 2.</bold> If the following condition is satisfied for the energy of state errors and control inputs, the H<sub>2</sub> performance index is optimized</italic>.
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula><italic>where</italic> <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>are the index matrices whose dimensions correspond to the states and inputs</italic>.</p>
<p>Thus, the control effort for the tracking purpose of the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> can be ensured not to become excessively large when multiple performance requirements are met. Therefore, the main tracking problem of nonlinear descriptor systems is to ensure the asymptotic stability of the tracking error <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by applying the PDC-based P-D fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>. Based on the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>, stability criteria can be proposed for the purpose <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> so that the system state <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of nonlinear descriptor systems can approach the desired state <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Moreover, the disturbance dissipativity is guaranteed while achieving a better balance between tracking performance and control effort by satisfying the passivity constraint <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> and minimizing the H<sub>2</sub> performance <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> in the criteria.</p>
<p>The following section presents the P-D fuzzy tracking synthesis and stability analysis process for nonlinear descriptor systems.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Stability Criteria and Proportional-Difference Fuzzy Tracking Synthesis</title>
<p>By incorporating the robust control stated in Lemma 1, the passive constraint stated in Lemma 2, and the minimized H<sub>2</sub> performance stated in Definition 2, the stability criteria are proposed based on Lyapunov theory and the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>. First, the sufficient conditions are derived in the following theorem to ensure the tracking objective and multiple performances.</p>
<p><italic><bold>Theorem 1.</bold> The T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> achieves the asymptotical stability, passive constraint <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> and minimization of H<sub>2</sub> performance <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> if there exist the positive definite matrices</italic> <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>the free-weighting matrices</italic> <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>and the minimized scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> <italic>such that the following sufficient conditions are satisfied with the given positive scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula><italic>where &#x002A; denotes the transpose item in the matrix inequalities</italic>, <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>denotes the sum of a matrix and its transpose</italic> <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <italic>and the symbols in the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> are stated below</italic>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof of Theorem 1.</bold> To implement the stability analysis, the Lyapunov function is selected as
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, the first forward difference of the Lyapunov function <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref> is derived with the following process.
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is well known that the Lyapunov function <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref> is defined in terms of the energy of the tracking error. As a result, the energy change is expressed by the derivative in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>. The stability analysis aims to achieve the tracking purpose by ensuring a negative energy change for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>. In addition, the technique of free-weighting matrix is also considered in the analysis process of this research to reduce the conservativeness. The equation for the free-weighting matrix is defined according to closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> as follows:
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the following results are obtained by integrating <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref> with the free-weighting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eq. (16)</xref>.
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>With respect to the strictly input passive constraint <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref>, the cost function for the passivity analysis is defined as follows:
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Considering <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> derived in the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref>, the following relationship is obtained from the cost function <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">(18)</xref> and the H<sub>2</sub> performance constraint under the zero-initial condition.
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Based on the P-D fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>, the following result is obtained from the right-hand side ofinequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">(19)</xref>.
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em" rowlines="dashed dashed" columnlines="dashed dashed"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is obvious that <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref> becomes negative definite if the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> are satisfied by Theorem 1 according to the PDC concept. Then, the following results are also derived for the stability, passivity and H<sub>2</sub> performance.</p>
<p>From the relationship in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">(19)</xref>, the cost function can be made negative (<inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>) when <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(20)</xref> is ensured to be negative definite. Compared with the strictly passive constraint in Lemma 2, the inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> is satisfied accordingly. This also means that the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> has the ability to dissipate external disturbance energy. Then, the asymptotic stability can be proved by considering <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Therefore, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref> is reduced to the following form based on the setting.
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em" rowlines="dashed" columnlines="dashed"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is observed that the negative definite of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref> also can be guaranteed by the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> in Theorem 1. Based on the properties of the free-weighting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eq. (16)</xref>, <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the property <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> of H<sub>2</sub> performance, the result of <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> is thus achieved for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>. According to the Lyapunov theory, the asymptotic stability of the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> is proved such that the convergence of tracking error energy can be achieved.</p>
<p>Consequently, the minimization of H<sub>2</sub> performance can be verified as follows. If the stability is ensured by Theorem 1, the following relationship can be derived from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">(16)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref>.
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>The following result is undoubtedly achieved with <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">(22)</xref>.
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The following relationship is derived by employing the cumulative sum on both sides of inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">(23)</xref> due to the convergence of the state error dynamic.
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the following relationship can be obtained from inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">(24)</xref> if the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> is satisfied by Theorem 1.
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From the relationship in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">(25)</xref>, it can be observed that the H<sub>2</sub> performance index is minimized under condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> by Theorem 1. This indicates that the trade-off between state and input responses can be optimized while ensuring stability and disturbance dissipativity. &#x25A1;</p>
<p>However, the sufficient conditions in Theorem 1 remain in a non-LMI form and involve time-varying uncertainties. To transform Theorem 1 into an LMI problem solvable by computational programs, the Schur complement and Lemma 1 are applied in the following theorem.</p>
<p><italic><bold>Theorem 2.</bold> The T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> achieves the asymptotical stability, passive constraint <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref>, robustness and minimization of H<sub>2</sub> performance <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> if there exist the positive definite matrices</italic> <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2127;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2127;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>the matrices</italic> <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>the positive scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math></inline-formula> <italic>and the minimized scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> <italic>such that the following sufficient conditions are satisfied with the given positive scalar</italic> <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x2127;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2127;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo mathvariant="bold">&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula><italic>where</italic> <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2127;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2127;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>and the symbols in the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref> are stated below</italic>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>,<inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,<inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof of Theorem 2.</bold> In the proof of Theorem 2, the derivation process for the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> is only presented as an example. In other words, the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref> can be derived through a similar process. According to the Schur complement lemma, the following inequality is obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> if the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> is satisfied by the stability criteria in Theorem 2.
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x0398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the following condition is also satisfied by condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> due to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> and inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref> in Lemma 1.
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is evident that the time-varying terms in the uncertainties of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> can be successfully transformed into a constant form in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> for LMI analysis through Lemma 1. With the application Schur complement, the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> is further transferred into the following form.
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>According to the definitions of <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the left-hand side of inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref> is obtained from condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> by pre- and post-multiplying the following matrices:
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">&#x039E;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>As a result, it is derived that the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> in Theorem 1 can be satisfied if the inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref> holds, which can be guaranteed by the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref> in Theorem 2 following the analysis process from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">(32)</xref>. Analogously, the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> in Theorem 1 can be ensured by the condition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref> in Theorem 2. In compliance with the analysis process of Theorem 1 and Lyapunov theory, the asymptotic stability of the tracking error subject to multiple constraints is achieved by satisfying conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref>, which are ensured by the LMI conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref>. &#x25A1;</p>
<p>Therefore, it is concluded that the closed-loop T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> achieves the asymptotic stability, passivity, robustness and minimized H<sub>2</sub> performance simultaneously if the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref> are all satisfied by the P-D fuzzy tracking synthesis of Theorem 2. Moreover, the conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref> presented in LMI form are solved and the feasible solutions are conveniently derived using the convex optimization algorithm in MATLAB or other software. As a final point, the computational complexity of the proposed design process is discussed in the following remark.</p>
<p><bold>Remark 2.</bold> <italic>The computational complexity of the T-SFDM-based fuzzy control and P-D feedback technique in tracking synthesis for nonlinear descriptor systems can be summarized in the following points:</italic>
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p><italic>[I] The application of the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">(2)</xref> and T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> within the T-SFM framework can represent nonlinear descriptor systems as several linear subsystems. Therefore, the control problem of nonlinear descriptor systems can be tackled using linear techniques. This feature reduces the complexity and computational requirements in designing a tracking synthesis</italic>.</p></list-item>
<list-item>
<p> <italic>[II] Corresponding to the T-SFM, the fuzzy controller is also constructed within a linear framework based on the PDC concept. It is noted that the PDC-based fuzzy controller are blended to obtain the overall fuzzy controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>, which are linear combinations of membership functions and linear sub-controllers. This advantage enables the fuzzy tracking controller to be applied in a linear framework and reduces the computational complexity when controlling nonlinear descriptor systems</italic>.</p></list-item>
<list-item>
<p> <italic>[III] Based on the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> and the fuzzy controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>, the fuzzy tracking synthesis can be conveniently converted into an LMI problem, as presented in Theorem 2. It is well known that the LMI problem can be easily solved by the computational program so that the computational complexity of tracking synthesis for nonlinear descriptor systems can be reduced</italic>.</p></list-item>
<list-item>
<p> <italic>[IV] The P-D feedback technique, which plays an important role in the fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref>, can efficiently transfer the control problem of systems in descriptor form into a general problem. This advantage reduces the design complexity of tracking synthesis for nonlinear descriptor systems, as presented in Theorems 1 and 2</italic>.</p></list-item>
</list></p>
<p>Although the tracking synthesis under the T-SFM and PDC framework can efficiently reduce the computational complexity, some questions still remain to be discussed. From [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>], it is known that the computational complexity may gradually increase while ensuring the approximation accuracy. This is due to the increased number of variables in the antecedent part and fuzzy rules. However, the number of these factors is often not large for practical nonlinear systems, which is observed in the later section.</p>
<p>Before the simulation begins, the following algorithm is provided to make the application of the proposed fuzzy tracking synthesis clearer.</p>
<p>From Lemma 2, it can be known that a larger parameter <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> leads to a more conservative analysis process, although better disturbance dissipativity can be achieved. Moreover, the preservation of control effort is somewhat contrary to the ability to handle disturbance effects. This characterization makes the control problem in Theorem 2 more difficult to solve. Therefore, the value of the parameter is required to be decreased if feasible solutions cannot be obtained by the solver in Step 3. Based on the design process introduced in Algorithm 1, two simulation examples are provided to demonstrate the feasibility and applicability of Theorem 2.</p>
<fig id="fig-15">
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-15.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Simulations and Discussions</title>
<p>The tracking control problem for nonlinear descriptor systems is addressed by a fuzzy tracking synthesis proposed in Theorem 2, which satisfies multiple requirements, including asymptotic stability, passivity, robustness, and the optimization between state responses and control efforts. Based on the representation of the T-SFDEM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>, two simulation examples are provided. The first example involves a singular-type system based on the equivalent circuit model of a DC motor. Moreover, the comparison results with the existing research are also provided to demonstrate the effectiveness of combining multiple performance constraints. To verify the effectiveness of the controller design approach based on descriptor form, the second example examines a general-type system derived from the discretized ship steering model. First, the simulation results of the DC motor compared with [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] are provided as follows.</p>
<p><italic><bold>Example 1.</bold> Referring to [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>], the singular nonlinear mathematical model is given as follows for the equivalent circuit system of the DC motor, with the consideration of uncertainties and disturbances</italic>.
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.85</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.8</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0225</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1.875</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.03</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.8</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the angular velocity, <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the current of equivalent circuit, and the expression <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the algebraic constraint associated with the current energy characteristics of the DC motor in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>], <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mrow><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mi>J</mml:mi></mml:math></inline-formula> respectively denote the torque/back emf constant, the field winding inductance, the sampling time and the moment of inertia, <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the load torque and <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the input voltage.</p>
<p><bold>Remark 3.</bold> <italic>For the control issue of the nonlinear DC motor <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref>, the uncertain factors</italic> <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01875</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0003</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.04</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>are considered to account for the effect of temperature on the circuit&#x2019;s current. Additionally, the disturbance</italic> <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>is introduced to represent external influences from the environment or human interaction</italic>.</p>
<p>Based on references [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>] and related research [<xref ref-type="bibr" rid="ref-47">47</xref>], it is known that the mathematical model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref> has been established for a series DC motor. This type of motor has been efficiently applied in electric traction systems, such as electric buses and subways, which require large initial torque. However, these applications often face uncertainties such as wear and tear, as well as disturbances from rough roads. As a result, the control efficiency of series DC motors must be improved.</p>
<p>Considering the operating range <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3.5</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the nonlinearities, the T-SFDM of the nonlinear descriptor system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref> is constructed as follows:
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and the model matrices are presented as follows:
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>2.85</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0788</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.8750</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1050</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>2.85</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0788</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.8750</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1050</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.8</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.8</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The uncertain matrices are also constructed with the following components.
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1875</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0105</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1875</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0105</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Obviously, the time-varying uncertain terms <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy the prerequisite specified in Lemma 1. Based on the operating range of <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the membership function is given for the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">(38)</xref> in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Membership function of nonlinear DC motor system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>With the same membership function in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> and the same matrices as <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">(37)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">(38)</xref>, the target model can also be constructed in the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, along with the target state trajectories for the nonlinear descriptor DC motor system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref>. Based on the T-SFDM with uncertainties <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">(38)</xref>, the comparison results between the proposed fuzzy tracking synthesis in Theorem 2 and [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] are provided in solving the typical convergence issue as follows.</p>
<p>In the simulation of Example 1, the typical convergence benchmark for the DC motor is considered to more clearly demonstrate the effectiveness of the designed P-D fuzzy controller under multiple performance criteria. In other words, <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is set to the zero vector. Given the parameter <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and the initial condition <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mn>20</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the following control gains are obtained by solving the LMI control problem in Theorem 2 using MATLAB and Algorithm 1.
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.6213</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0026</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.8922</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1.0440</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1741</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>18.2543</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.5841</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0234</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.1361</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.9909</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1955</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>17.2680</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>9.9094</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.099</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>165.4071</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>27.7294</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>13.8171</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>736.1034</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>9.5387</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.1170</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>161.4641</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>26.1619</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>13.017</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>693.7475</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Moreover, the matrices in the minimized H<sub>2</sub> performance <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> is obtained as follows:
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0105</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0003</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0003</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0085</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0002</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0002</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0126</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0109</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0122</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>In addition, the control gains and H<sub>2</sub> performance matrices are also obtained by [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]. Note that only the H<sub>2</sub> performance is considered in the P-D fuzzy controller design of [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] under uncertainties. Although the control performance can be ensured while preserving the control effort, the designed fuzzy controller is insufficient to overcome the disturbance effects due to this preservation. Solving the controller design problem in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] with MATLAB, the gains are presented as follows:
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1636</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0045</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0462</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.7597</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0049</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2134</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1371</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0017</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0381</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.5746</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0020</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1539</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>5.1556</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0411</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>17.0249</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>24.3057</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.3913</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>79.6177</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>4.3365</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0470</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>14.2765</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>18.4575</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.2939</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>60.4652</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The matrices in the minimized H<sub>2</sub> performance is presented as follows:
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.2604</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0249</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2439</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0005</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0249</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0005</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.3070</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1478</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0072</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0072</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1239</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>It should be noted that the symbol <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for control gains in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref> is equivalent to the symbol <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in this research since the typical convergence problem is considered. Comparing the results <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">(39)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">(40)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref>, it is obvious that the control gains obtained by [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] are smaller than obtained by the proposed fuzzy control approach. This is because the additional passive constraint must be satisfied in Theorem 2 to achieve the dissipativity of the disturbance energy. Similarly, the matrices in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref> are smaller than in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">(40)</xref> since the H<sub>2</sub> performance index is difficult to be minimized when the passive constraint is considered simultaneously.</p>
<p>To better demonstrate the control performance of the proposed method compared to [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>], the disturbance is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, which includes a square wave and an impulse signal. Therefore, the state responses are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref> by applying the P-D fuzzy controller respectively with the gains <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">(39)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref> in the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> to the nonlinear descriptor DC system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref>.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Disturbance of nonlinear DC motor system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-2.tif"/>
</fig><fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> responses compared with [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-3.tif"/>
</fig><fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> responses compared with [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-4.tif"/>
</fig><fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> responses compared with [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>, it can be observed that the system states achieve asymptotic stability by using both fuzzy control methods even under the influence of uncertainties and disturbances. However, the responses affected by disturbances are more drastic when using the method from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>. This is because only the minimized H<sub>2</sub> performance is considered and results in smaller control effort that cannot effectively handle the disturbance effects. Note that these drastic changes may cause redundant wear and tear in the equipment. Although the larger overshoots are caused in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref> by the P-D fuzzy controller designed in this research, they are still relatively smaller than the overshoots in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> when using [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]. Therefore, it can be said that the proposed multiple performance-constrained fuzzy control synthesis in Theorem 2 provides more reliable system responses for practical nonlinear descriptor systems under the effect of singularities, uncertainties, and disturbances.</p>
<p>To more clearly demonstrate the effectiveness of the proposed method, the comparison results of the evaluation indices are presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>. Before the table is given, the following symbols are defined for the different evaluation indices.
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <italic>MSE</italic> denotes the mean squared error, <italic>MAE</italic> denotes the mean absolute error, <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes the terminal time which is 20 in this simulation, <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula> denote the state numbers. Note that <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are all set as zero in the typical convergence problem.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Evaluation indices of comparison results</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col align="center" width="25mm"/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Methods</th>
<th>Passivity</th>
<th>H<sub><bold>2</bold></sub> performance</th>
<th>MSE</th>
<th>MAE</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Proposed method</td>
<td><inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.07488</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>53.4460</mml:mn></mml:math></inline-formula><break/><inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>55.2689</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>22.0016</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0208</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4.3566</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.5678</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0477</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0053</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>Method in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]</td>
<td><inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.4199</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>27.7940</mml:mn></mml:math></inline-formula><break/><inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>39.9910</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>38.2502</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>9.7740</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4.8480</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.9255</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0093</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0059</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Based on the definition <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-43">(43)</xref> and matrices in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref>, <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref> is presented as follows.</p>

<p>From the results in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>, it is not difficult to find that the MSE and MAE values of the first and third states are smaller when applying the method, while those of the second state are larger. This trend is also observed in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>. Moreover, the value <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> calculated according to the definition of H<sub>2</sub> performance <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> by applying the proposed method is larger than that obtained by applying [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]. This is because the passive constraint must also be satisfied. According to the passive constraint <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> defined in Lemma 2, the value of <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> must be less than 1. It is observed that both P-D fuzzy control methods achieve this goal. However, the value obtained by the proposed method is smaller, which indicates that the energy consumption relative to the disturbance input energy is higher compared to the method in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>]. Therefore, the P-D fuzzy controller designed by Theorem 2 can achieve the better trade-off between the state convergence rate and control effort when stabilizing the DC motor system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref> even under the uncertainty and disturbance effects.</p>

<p>In the next example, a nonlinear ship steering system modeled in a typical form is considered for the simulation to verify the P-D fuzzy tracking synthesis based on the descriptor system.</p>
<p><bold>Example 2.</bold> <italic>In the second example, the following discretized nonlinear ship steering model is presented by extending the results from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] with the additional consideration of uncertainties and disturbances</italic>.
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-46"><label>(46)</label><mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-47"><label>(47)</label><mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>1.0852</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0039</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1.0765</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>44</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>41</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-48"><label>(48)</label><mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>2.0575</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4087</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0027</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2.0499</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>55</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4238</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>52</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-49"><label>(49)</label><mml:math id="mml-eqn-49" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4087</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.2153</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4102</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.2150</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>66</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mspace width="2em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>63</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-50"><label>(50)</label><mml:math id="mml-eqn-50" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the X position, Y position and yaw angle on earth-fixed coordinate, <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the ship body-fixed coordinate-based surge motion, sway motion and yaw angular velocity, <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the control force and moment provided by the thrusters, the detailed modeling process for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref> can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>].</p>
<p><bold>Remark 4.</bold> <italic>The uncertain factors are considered for the nonlinear ship steering system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref> as</italic> <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>44</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1085</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>55</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2058</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>66</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0215</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>41</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>52</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>63</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1085</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2058</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.0215</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. <italic>These factors may be caused by rust, corrosion, wear and tear, and the biofoulings adhering to the ship hull, which deteriorates the control performance. Moreover, the disturbance is considered to account for sea waves, currents, and winds generated by the external complex ocean environment. It should be noted that the effects of these factors on the X and Y position dynamics of the ship are relatively small. Therefore, the uncertainties and disturbances are incorporated into the velocity equations in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">(47)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">(49)</xref></italic>.</p>
<p>In the research [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>], the author presents a comprehensive discussion of the modeling and control problem of practical ship steering systems. Moreover, this type of mathematical model has been widely used in modeling practical ships. It is worth noting that the ship steering system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">(49)</xref> is also derived from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>]. Additionally, uncertainty and disturbance factors are included in this research, which are inevitable and more significant for ship steering systems.</p>
<p>Referring to [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>], the operating range is considered within the control scenario of <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>90</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mn>90</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Accordingly, the T-SFDM of the nonlinear ship steering system and corresponding membership function are presented as follows:
<disp-formula id="eqn-51"><label>(51)</label><mml:math id="mml-eqn-51" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and the model matrices are presented as follows:</p>
<p><inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-fraktur">T</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0852</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0575</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4087</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4087</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2153</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0039</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0765</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0027</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0499</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4238</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4102</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.215</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0039</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0765</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0027</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0499</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4238</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4102</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.215</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0039</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0765</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0027</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0499</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4238</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4102</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.215</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<disp-formula id="eqn-52"><label>(52)</label><mml:math id="mml-eqn-52" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mn>88</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>88</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">(51)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-52">(52)</xref>, the uncertainties are constructed with the following matrices:
<disp-formula id="eqn-53"><label>(53)</label><mml:math id="mml-eqn-53" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0852</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0575</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2153</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.0852</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.0575</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2153</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Benefiting from the descriptor system representation, the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">(51)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-53">(53)</xref> can also be utilized to describe the dynamic behaviors of a typical control system with the full-rank matrices <inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:msub><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>. This advantage eliminates the need for additional transformation processes when constructing the mathematical model for the ship steering system. Then, the triangular membership function is also designed in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref> for the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">(51)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-53">(53)</xref> according to the operating points.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Membership function of the nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>Based on the T-SFDM <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">(51)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-56">(56)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, the following target model is also constructed for the nonlinear ship steering system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref>.
<disp-formula id="eqn-54"><label>(54)</label><mml:math id="mml-eqn-54" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2322;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>

<p>To demonstrate the P-D fuzzy tracking synthesis presented in Theorem 2, the tracking problem of time-varying trajectories is considered for ship steering control in this example. Moreover, the first-order hold is adopted to construct the target trajectories of <inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between different points. Selecting the parameter <inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and the initial condition <inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the following gains are obtained by solving Theorem 2 using MATLAB and Algorithm 1.
<disp-formula id="eqn-55"><label>(55)</label><mml:math id="mml-eqn-55" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0132</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0032</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.2782</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0703</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0002</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0587</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0519</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0074</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.4061</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0218</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0003</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1024</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1026</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0527</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.8408</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0408</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0093</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0014</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.3992</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2793</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0011</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0455</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0385</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0167</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.6998</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0167</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0011</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0782</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0799</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1239</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.7400</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0314</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0065</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0005</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0056</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.5966</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1529</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0002</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0023</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0366</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0095</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1065</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.4846</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0118</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0005</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0553</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0623</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0845</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.8219</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0231</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.2643</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0005</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.8434</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0020</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.00003</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2264</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.3003</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0017</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.7365</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0196</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0008</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.3886</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.7370</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0032</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.2640</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1630</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.2029</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0003</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.6476</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0013</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.00001</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0004</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1741</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2182</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0014</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.5663</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0137</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0006</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.2985</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.3416</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0024</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.9709</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.1259</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1.5053</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0021</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0006</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>4.8027</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0093</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0023</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.2946</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1.5290</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0092</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>4.2087</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0922</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0.0045</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2.2109</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>9.9910</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.0182</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>7.1925</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0.9386</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In order to better align with practical control scenarios for ship steering, the disturbance <inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is modeled as a random process in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> to simulate the effects of ocean waves, winds, and currents, which persist over time.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Disturbance of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-7.tif"/>
</fig>
<p>Applying the P-D fuzzy tracking controller <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> with the gains in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-55">(55)</xref>, the state responses of the nonlinear ship steering system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref> are obtained in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-13">13</xref>.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-8.tif"/>
</fig><fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-9.tif"/>
</fig><fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-10.tif"/>
</fig><fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-11.tif"/>
</fig><fig id="fig-12">
<label>Figure 12</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-12.tif"/>
</fig><fig id="fig-13">
<label>Figure 13</label>
<caption>
<title>State <inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> response of nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-13.tif"/>
</fig>
<p>In this simulation, the target trajectories for the X and Y positions of the ship are directly provided for the tracking purpose. Therefore, it is evident from <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-9">9</xref> that the state responses of the ship can effectively track the desired trajectories. Ultimately, the ship reaches the designed destination. <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Figs. 11</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-12">12</xref> also show that smooth surge and sway motions are achieved during the tracking process, even under the influence of uncertainties and disturbances. It is important to note that the magnitude of the disturbance <inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>, when applied to the state <inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is expressed in radians, so the effect of random disturbance is significantly more pronounced in <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Figs. 10</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-13">13</xref>.</p>

<p>To verify the disturbance dissipating ability of the ship steering system, the following calculation is given for the strictly input passive constraint <xref ref-type="fig" rid="fig-9">(9)</xref> in Lemma 2.
<disp-formula id="eqn-56"><label>(56)</label><mml:math id="mml-eqn-56" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, it is observed that the disturbance energy can be efficiently reduced in <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Figs. 11</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-12">12</xref> when the passivity <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-55">(55)</xref> is ensured. Finally, the minimized H<sub>2</sub> performance in Definition 2 is validated by the following calculation.
<disp-formula id="eqn-57"><label>(57)</label><mml:math id="mml-eqn-57" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>16.4546</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that the minimized parameter in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-57">(57)</xref> is further larger than the value obtained in Example 1. This is due to the higher order of the ship steering system compared to the DC motor system. Additionally, a more complex random process is considered for the ship steering system. As the tracking performance must be guaranteed, the control effect cannot be minimized to an excessively small value.</p>
<p>Then, the MSE and MAE values are also provided as follows. Note that the main purpose is to directly track the X and Y positions in this simulation. Because of this reason, these performance indices are only presented for the first two states of ship steering systems <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">(44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref>. Based on the results in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-9">9</xref>, the MSE and MAE values are calculated as follows:
<disp-formula id="eqn-58"><label>(58)</label><mml:math id="mml-eqn-58" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>220</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.9549</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>220</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.3182</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>220</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>173.0075</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>220</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>220</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>43.5981</mml:mn></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By comparing the MSE and MAE values in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-58">(58)</xref> with <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref> of Example 1, it is observed that the values in this example are much larger. This is because the time-varying trajectory tracking problem is solved and tracking errors are inevitable, even though good tracking performance is achieved as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-9">9</xref>. To clearly demonstrate the tracking performance by using the proposed fuzzy tracking synthesis in Theorem 2, the ship trajectory and the target trajectory are provided in <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref>.</p>
<fig id="fig-14">
<label>Figure 14</label>
<caption>
<title>Trajectory of the nonlinear ship steering system</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_64717-fig-14.tif"/>
</fig>
<p>Based on <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref>, it is worth noting that the ship trajectory can still be well controlled to track the target trajectory under the influence of uncertainties and disturbances. It is concluded that the proposed P-D fuzzy tracking synthesis in Theorem 2 provides a more reasonable and applicable solution for practical control applications in nonlinear descriptor system form.</p>

</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>Based on the T-SFDM, a P-D fuzzy tracking synthesis is proposed for the nonlinear descriptor system in this research to ensure the tracking purpose while meeting multiple performance requirements. By representing the system in descriptor form, the proposed fuzzy tracking control approach can solve the control problems of both singular and typical systems. With the application of the PDC concept and P-D feedback technique, regularity and causality are ensured, and impulse behavior caused by the algebraic constraint is efficiently avoided. Considering the effects of uncertainties and disturbances, robust control and passive constraints are integrated into the fuzzy tracking controller design process. Moreover, the H<sub>2</sub> performance index, which evaluates the energy between states and control inputs in a minimized manner, is introduced to strike a better trade-off between the convergence rate and control effort, while preventing the control effort from growing too large. Based on the Lyapunov theory, the stability criteria are proposed to ensure asymptotic stability, robustness, and passivity, as well as minimize H<sub>2</sub> performance simultaneously, and the control problem is then reformulated as an LMI problem. The simulation presents the results of two examples, including a nonlinear DC motor system in singular form and a nonlinear ship steering system in typical form controlled by the proposed P-D fuzzy tracking synthesis. The simulation results validate that the proposed P-D fuzzy controller can achieve smoother state responses and preserve control forces while simultaneously ensuring the tracking purpose and satisfying multiple performance requirements. However, the fuzzy tracking synthesis design process still suffers from conservativeness, which prevents the H<sub>2</sub> performance and passivity constraint from reaching an ideal level. Further relaxation of the design process is worth investigating in future work.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>Not applicable.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>This research was founded by the National Science and Technology Council (Taiwan) under contract NSTC113-2221-E-019-032.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>The authors confirm contribution to the paper as follows: Conceptualization, Yi-Chen Lee, Wen-Jer Chang and Yann-Horng Lin; methodology, Wen-Jer Chang, Yann-Horng Lin, Muhammad Shamrooz Aslam and Zi-Yao Lin; software, Wen-Jer Chang and Zi-Yao Lin; validation, Yi-Chen Lee, Yann-Horng Lin and Muhammad Shamrooz Aslam; formal analysis, Muhammad Shamrooz Aslam and Zi-Yao Lin; investigation, Yi-Chen Lee, Wen-Jer Chang and Yann-Horng Lin; resources, Muhammad Shamrooz Aslam and Zi-Yao Lin; data curation, Wen-Jer Chang, Yann-Horng Lin and Zi-Yao Lin; writing&#x2014;original draft preparation, Yi-Chen Lee and Yann-Horng Lin; writing&#x2014;review and editing, Wen-Jer Chang and Muhammad Shamrooz Aslam; visualization, Zi-Yao Lin; supervision, Yi-Chen Lee and Wen-Jer Chang; project administration, Yi-Chen Lee and Wen-Jer Chang; funding acquisition, Wen-Jer Chang. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<glossary content-type="abbreviations" id="glossary-1">
<title>Abbreviations</title>
<def-list>
<def-item>
<term>T-SFM</term>
<def>
<p>Takagi-Sugeno Fuzzy Model</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>PDC</term>
<def>
<p>Parallel Distributed Compensation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>P-D</term>
<def>
<p>Proportional-Difference</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>T-SFDM</term>
<def>
<p>Takagi-Sugeno Fuzzy Descriptor Model</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>T-SFDEM</term>
<def>
<p>Takagi-Sugeno Fuzzy Descriptor Error Model</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>LMI</term>
<def>
<p>Linear Matrix Inequality</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</glossary>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kumar</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Srivastava</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gupta</surname> <given-names>JRP</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparative study of neural networks for control of nonlinear dynamical systems with lyapunov stability-based adaptive learning rates</article-title>. <source>Arab J Sci Eng</source>. <year>2018</year>;<volume>43</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>2971</fpage>&#x2013;<lpage>93</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s13369-017-3034-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Righi</surname> <given-names>I</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aouaouda</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chadli</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khelil</surname> <given-names>K</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust controllers design for constrained nonlinear parameter varying descriptor systems</article-title>. <source>Int J Robust Nonlinear Control</source>. <year>2021</year>;<volume>31</volume>(<issue>17</issue>):<fpage>8295</fpage>&#x2013;<lpage>328</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/rnc.5415</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Luenberger</surname> <given-names>D</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic equations in descriptor form</article-title>. <source>IEEE Trans Autom Control</source>. <year>1977</year>;<volume>22</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>312</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.1977.1101502</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tripathi</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Moysis</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gupta</surname> <given-names>MK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fragulis</surname> <given-names>GF</given-names></string-name>, <string-name><surname>Volos</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Observer design for nonlinear descriptor systems: a survey on system nonlinearities</article-title>. <source>Circuits Syst Signal Process</source>. <year>2024</year>;<volume>43</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>2853</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00034-024-02617-1</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Feng</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ning</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic output-feedback event-triggered H<sub>&#x221E;</sub> control for singular active seat suspension systems with a human body model</article-title>. <source>IET Control Theory Appl</source>. <year>2021</year>;<volume>15</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>594</fpage>&#x2013;<lpage>603</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1049/cth2.12064</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lei</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Nonlinear diving stability and control for an AUV via singular perturbation</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2020</year>;<volume>197</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>106824</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2019.106824</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Susana Ramya</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Leelamani</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Resilient fuzzy control design of singular stochastic biological economic fishery model</article-title>. <source>IET Control Theory Appl</source>. <year>2021</year>;<volume>15</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>1214</fpage>&#x2013;<lpage>29</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1049/cth2.12117</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Verghese</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>L&#x00E9;vy</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kailath</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A generalized state-space for singular systems</article-title>. <source>IEEE Trans Autom Control</source>. <year>1981</year>;<volume>26</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>811</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.1981.1102763</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kumar</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Paitandi</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gupta</surname> <given-names>MK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Impulse eliminations for rectangular descriptor systems: a unified approach</article-title>. <source>IEEE Control Syst Lett</source>. <year>2023</year>;<volume>7</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1357</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/LCSYS.2023.3240022</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhong</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lam</surname> <given-names>HK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reachable set bounding of output-feedback control for discrete-time large-scale IT-2 fuzzy descriptor systems using distributed event-based broadcasts</article-title>. <source>Eng Appl Artif Intell</source>. <year>2021</year>;<volume>100</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>104166</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engappai.2021.104166</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bunse-Gerstner</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Byers</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mehrmann</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nichols</surname> <given-names>NK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Feedback design for regularizing descriptor systems</article-title>. <source>Linear Algebra Appl</source>. <year>1999</year>;<volume>299</volume>(<issue>1&#x2013;3</issue>):<fpage>119</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0024-3795(99)00167-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhuang</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xia</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Normalization and stabilization of neutral descriptor hybrid systems based on PD feedback control</article-title>. <source>J Frankl Inst</source>. <year>2020</year>;<volume>357</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1070</fpage>&#x2013;<lpage>89</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jfranklin.2019.10.020</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ren</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Proportional-difference observer design for singular systems in an LMI framework</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2020</year>;<volume>8</volume>:<fpage>162449</fpage>&#x2013;<lpage>57</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2020.3021465</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Su</surname> <given-names>CL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ku</surname> <given-names>CC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Passive decentralized fuzzy control for Takagi-Sugeno fuzzy model based large-scale descriptor systems</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2022</year>;<volume>10</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>28656</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2022.3158671</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname> <given-names>KY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Su</surname> <given-names>CL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tsai</surname> <given-names>MH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-constrained fuzzy control for perturbed T-S fuzzy singular systems by proportional-plus-derivative state feedback method</article-title>. <source>Int J Fuzzy Syst</source>. <year>2021</year>;<volume>23</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>1972</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40815-021-01096-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alsaadi</surname> <given-names>FE</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Stabilization of TS fuzzy fractional rectangular descriptor time-delay system</article-title>. <source>Int J Syst Sci</source>. <year>2021</year>;<volume>52</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>2268</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207721.2021.1882613</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sharaf</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Real-time reachable set synthesis of Takagi-Sugeno fuzzy uncertain singular systems based on adaptive event-triggered scheme</article-title>. <source>Int J Fuzzy Syst</source>. <year>2024</year>;<volume>26</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>320</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40815-023-01599-7</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lin</surname> <given-names>TA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>YC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>YH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust observer-based proportional derivative fuzzy control approach for discrete-time nonlinear descriptor systems with transient response requirements</article-title>. <source>Processes</source>. <year>2024</year>;<volume>12</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>540</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/pr12030540</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Montenegro</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hernandez</surname> <given-names>ME</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ramos</surname> <given-names>GA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A realistic generator of power quality disturbances for practicing in courses of electrical engineering</article-title>. <source>Comput Appl Eng Educ</source>. <year>2015</year>;<volume>23</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>391</fpage>&#x2013;<lpage>402</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cae.21609</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>DN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>TA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Proposing a BSPID control strategy considering external disturbances for electric power steering (EPS) systems</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2023</year>;<volume>11</volume>:<fpage>143230</fpage>&#x2013;<lpage>49</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2023.3343914</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tao</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Soft Actor-Critic based active disturbance rejection path following control for unmanned surface vessel under wind and wave disturbances</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>247</volume>:<fpage>110631</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2022.110631</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhong</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lam</surname> <given-names>HK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Finite-time fuzzy sliding mode control for nonlinear descriptor systems</article-title>. <source>IEEE/CAA J Autom Sin</source>. <year>2021</year>;<volume>8</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1141</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JAS.2021.1004024</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kukurowski</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pazera</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Witczak</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fault-tolerant tracking control for a descriptor system under an unknown input disturbances</article-title>. <source>Electronics</source>. <year>2021</year>;<volume>10</volume>(<issue>18</issue>):<fpage>2247</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/electronics10182247</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Park</surname> <given-names>JH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Further results on passivity analysis of delayed cellular neural networks</article-title>. <source>Chaos Solit Fractals</source>. <year>2007</year>;<volume>34</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>1546</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2005.04.124</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ku</surname> <given-names>CC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>PH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust fuzzy control for uncertain stochastic time-delay Takagi-Sugeno fuzzy models for achieving passivity</article-title>. <source>Fuzzy Sets Syst</source>. <year>2010</year>;<volume>161</volume>(<issue>15</issue>):<fpage>2012</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.fss.2009.12.015</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>YH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>YC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ku</surname> <given-names>CC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Investigating formation and containment problem for nonlinear multi-agent systems via interval type-2 fuzzy sliding mode tracking approach</article-title>. <source>IEEE Trans Fuzzy Syst</source>. <year>2024</year>;<volume>32</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>4163</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TFUZZ.2024.3387045</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lozano</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Brogliato</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Egeland</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Maschke</surname> <given-names>B</given-names></string-name></person-group>. <source>Dissipative systems analysis and control: theory and applications</source>. <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Science &#x0026; Business Media</publisher-name>; <year>2013</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Elsisi</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tran</surname> <given-names>MQ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hasanien</surname> <given-names>HM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Turky</surname> <given-names>RA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Albalawi</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ghoneim</surname> <given-names>SS</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust model predictive control paradigm for automatic voltage regulators against uncertainty based on optimization algorithms</article-title>. <source>Mathematics</source>. <year>2021</year>;<volume>9</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>2885</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math9222885</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hong</surname> <given-names>YY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Apolinario</surname> <given-names>GFD</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Uncertainty in unit commitment in power systems: a review of models, methods, and applications</article-title>. <source>Energies</source>. <year>2021</year>;<volume>14</volume>(<issue>20</issue>):<fpage>6658</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/en14206658</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bardossy</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Duckstein</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <source>Fuzzy rule-based modeling with applications to geophysical, biological, and engineering systems</source>. <publisher-loc>London, UK</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press</publisher-name>; <year>2022</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fuzzy variable gain robust control of active magnetic bearings rigid rotor system</article-title>. <source>IET Electr Power Appl</source>. <year>2024</year>;<volume>18</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>90</fpage>&#x2013;<lpage>106</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1049/elp2.12369</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Dass</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Srivastava</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A novel Lyapunov-stability-based recurrent-fuzzy system for the identification and adaptive control of nonlinear systems</article-title>. <source>Appl Soft Comput J</source>. <year>2023</year>;<volume>137</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>110161</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asoc.2023.110161</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wei</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust H<sub>&#x221E;</sub> observer-based sliding mode control for uncertain Takagi-Sugeno fuzzy descriptor systems with unmeasurable premise variables and time-varying delay</article-title>. <source>Inf Sci</source>. <year>2021</year>;<volume>566</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>239</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ins.2021.02.073</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhuang</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xia</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Asynchronous dissipative control and robust exponential mean square stabilization for uncertain fuzzy neutral Markov jump systems</article-title>. <source>J Syst Sci Complex</source>. <year>2022</year>;<volume>35</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1374</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11424-021-1005-4</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Feng</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>H<sub>2</sub> performance analysis and H<sub>2</sub> distributed control design for systems intercon-nected over an arbitrary graph</article-title>. <source>Syst Control Lett</source>. <year>2019</year>;<volume>124</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sysconle.2018.11.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alsaade</surname> <given-names>FW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jahanshahi</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-zahrani</surname> <given-names>MS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alzahrani</surname> <given-names>AS</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A new neural network-based optimal mixed H<sub>2</sub>/H<sub>&#x221E;</sub> control for a modified unmanned aerial vehicle subject to control input constraints</article-title>. <source>Adv Space Res</source>. <year>2023</year>;<volume>71</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>3631</fpage>&#x2013;<lpage>43</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asr.2022.02.012</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kennouche</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Saifia</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chadli</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Labiod</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-objective H<sub>2</sub>/H<sub>&#x221E;</sub> saturated non-PDC static output feedback control for path tracking of autonomous vehicle</article-title>. <source>Trans Inst Meas Control</source>. <year>2022</year>;<volume>44</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>2235</fpage>&#x2013;<lpage>47</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1177/01423312221080461</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>AT</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dequidt</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>VA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vermeiren</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dambrine</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fuzzy descriptor tracking control with guaranteed L<sub>&#x221E;</sub> error-bound for robot manipulators</article-title>. <source>Trans Inst Meas Control</source>. <year>2021</year>;<volume>43</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1404</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1177/0142331220979262</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>HP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bui</surname> <given-names>NT</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Tracking control based on Takagi-Sugeno fuzzy descriptor model for overhead crane combined with input shaping</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2024</year>;<volume>12</volume>:<fpage>127507</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2024.3456815</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ji</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Output strictly passive H<sub>&#x221E;</sub> control of discrete-time linear switched singular systems via proportional plus derivative state feedback</article-title>. <source>Circuits Syst Signal Process</source>. <year>2020</year>;<volume>39</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>3907</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00034-020-01353-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>On stabilization of linear switched singular systems via PD state feedback</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2020</year>;<volume>8</volume>:<fpage>97007</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2020.2996687</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chang</surname> <given-names>CM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>YH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Discrete-time robust fuzzy control synthesis for discretized and perturbed ship fin stabilizing systems subject to variance and pole location constraints</article-title>. <source>J Mar Sci Technol</source>. <year>2021</year>;<volume>26</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>201</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00773-020-00731-8</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>[43]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Baranyi</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Korondi</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Patton</surname> <given-names>RJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hashimoto</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Trade-off between approximation accuracy and complexity for TS fuzzy models</article-title>. <source>Asian J Control</source>. <year>2004</year>;<volume>6</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>21</fpage>&#x2013;<lpage>33</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1934-6093.2004.tb00181.x</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>[44]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lin</surname> <given-names>ZY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chang</surname> <given-names>WJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aslam</surname> <given-names>MS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Su</surname> <given-names>CL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>YH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Difference state feedback fuzzy control of nonlinear discrete-time ship steering system in descriptor form</article-title>. <source>Int J Fuzzy Syst</source>. <year>2024</year>;<volume>1&#x2013;22</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>299</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40815-024-01835-8</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>[45]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zong</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sharaf</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reachable set control for discrete-time Takagi-Sugeno fuzzy singular Markov jump system</article-title>. <source>IEEE Trans Fuzzy Syst</source>. <year>2023</year>;<volume>31</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>3173</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TFUZZ.2023.3245634</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-46"><label>[46]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shen</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xing</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>ZG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname> <given-names>JH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fault-tolerant control for fuzzy switched singular systems with persistent dwell-time subject to actuator fault</article-title>. <source>Fuzzy Sets Syst</source>. <year>2020</year>;<volume>392</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>60</fpage>&#x2013;<lpage>76</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.fss.2019.08.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-47"><label>[47]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Leonhard</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <source>Control of electrical drives</source>. <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Science &#x0026; Business Media</publisher-name>; <year>2001</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-48"><label>[48]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Fossen</surname> <given-names>TI</given-names></string-name></person-group>. <source>Guidance and control of ocean vehicles</source>. <publisher-loc>New York, NY, USA</publisher-loc>: <publisher-name>Wiley</publisher-name>; <year>1994</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>