<?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" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">IASC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">IASC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">IASC</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Intelligent Automation &#x0026; Soft Computing</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">2326-005X</issn>
<issn pub-type="ppub">1079-8587</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">19555</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/iasc.2022.019555</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Dynamic Sliding Mode Backstepping Control for Vertical Magnetic Bearing System</article-title><alt-title alt-title-type="left-running-head">Dynamic Sliding Mode Backstepping Control for Vertical Magnetic Bearing System</alt-title><alt-title alt-title-type="right-running-head">Dynamic Sliding Mode Backstepping Control for Vertical Magnetic Bearing System</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Mao</surname><given-names>Wei-Lung</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><email>wlmao@yuntech.edu.tw</email>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Chiu</surname><given-names>Yu-Ying</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref>
</contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Chu</surname><given-names>Chao-Ting</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref>
</contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Lin</surname><given-names>Bing-Hong</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref>
</contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Hung</surname><given-names>Jian-Jie</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref>
</contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Graduate School of Engineering Science and Technology and Department of Electrical Engineering, National Yunlin University of Science and Technology</institution>, <addr-line>64002, Yunlin</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Chunghwa Telecom Laboratories</institution>, <addr-line>Taoyuan City, 32661</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Universal Scientific Industrial Co., Ltd.</institution>, <addr-line>Taiping Road, 54261</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
</contrib-group><author-notes><corresp id="cor1">&#x002A;Corresponding Author: Wei-Lung Mao. Email: <email>wlmao@yuntech.edu.tw</email></corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2021-10-19"><day>19</day>
<month>10</month>
<year>2021</year></pub-date>
<volume>32</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>923</fpage>
<lpage>936</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>17</day><month>4</month><year>2021</year></date>
<date date-type="accepted"><day>02</day><month>9</month><year>2021</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2021 Mao et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Mao et al.</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_IASC_19555.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>Electromagnets are commonly used as support for machine components and parts in magnetic bearing systems (MBSs). Compared with conventional mechanical bearings, the magnetic bearings have less noise, friction, and vibration, but the magnetic force has a highly nonlinear relationship with the control current and the air gap. This research presents a dynamic sliding mode backstepping control (DSMBC) designed to track the height position of modeless vertical MBS. Because MBS is nonlinear with model uncertainty, the design of estimator should be able to solve the lumped uncertainty. The proposed DSMBC controller can not only stabilize the nonlinear system under mismatched uncertainties, but also provide smooth control effort. The Lyapunov stability criterion and adaptive laws are derived to guarantee the convergence. The adaptive scheme that may be used to adjust the parameter vector is obtained, so the asymptotic stability of the developed system can be guaranteed. The backstepping algorithm is used to design the control system, and the stability and robustness of the MBS system are evaluated. Two position trajectories are considered to evaluate the proposed method. The experimental results show that the DSMBC method can improve the root mean square error (RMSE) by 29.94% compared with the traditional adaptive backstepping controller method under different position tracking conditions.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Magnetic bearing system (MBS)</kwd>
<kwd>Lyapunov stability</kwd>
<kwd>dynamic sliding backstepping control (DSMBC) algorithm</kwd>
<kwd>adaptive laws</kwd>
<kwd>model uncertainty</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Dating back to 1842, it was first proposed to use permanent magnets or fixed current electromagnets alone. No matter how they were configured, it was impossible to suspend a magnetically guided object stably in midair, so it was necessary to find ways to better stabilize the operation. The active magnetic bearing was first produced in 1937 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. The MBS have many advantages over mechanical and hydrostatic bearings. These include zero frictional wear and efficient operation at extremely high speeds. In addition, they are considered an ideal choice for clean environments as they do not require lubrication. MBS are used in many applications, such as energy storage flywheels, high-speed turbines, compressors, pumps and jet engines. Compared with other bearings, magnetic bearings have many advantages [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>], as follows: (1) It has almost no rotation resistance and the rotor speed can be much higher than other bearings; (2) They do not require complex lubrication or pneumatic system and can save space; (3) They have a long service life and low maintenance cost; (4) They can avoid the friction-induced noise; (5) They can be applied to special working environment such as under extremely low temperature or high vacuum; (6) They can provide the required rigidity through active control and effectively restraining the vibration problem caused by high-speed operation. Because of the advantages mentioned above, the magnetic floating bearings have been widely used in many fields.</p>
<p>In recent years, several researches have been devoted to the development of magnetic floating bearings [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Although many studies have determined the magnetic circuit structure and mechanical structure design of magnetic floating bearings, few researchers have analyzed and studied the nonlinear dynamic characteristics of the magnetic bearing system (MBS). Besides, two estimator based nonlinear controllers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>] have been proposed, which are used to estimate the total uncertainty of parameter variations and external disturbances in real time. The design of backstepping control [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] cannot respond to the input signals effectively, so it should be combined with the adaptive estimator [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] to estimate the unknown parameters of the system. In the self-tuning controller, the parameters are adapted and the estimated parameters are provided to the controller to solve the nonlinear problem of the MBS. The adaptive backstepping controller [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] can perform better steady-state response by using an estimation system with adaptive rules.</p>
<p>This research paper promotes the application of dynamic sliding mode backstepping control (DSMBC) for the MBS [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]. The slip line from the sliding mode control is used to estimate the total uncertainty of the system. The slope of the sliding line tends to make the coming speed faster, so that the response is compensated in time. Moreover, the estimated values are more effective to reach the accurate values. In this case, the system produces better results than the backstepping control. The Lyapunov function is used in the backstepping control to guarantee the convergence of the position tracking error. Two height position tracking is considered and tested. The simulation and experimental results demonstrate that the developed controller provides better tracking performance in the respect of model uncertainty.</p>
<p>The rest of this paper is structured as follows. Section II introduces the construction of the MBS and system model. In Section III, the dynamic sliding backstepping control is designed and analyzed. Section IV provides the experimental results. Finally, in Section V, conclusions are drawn.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Magnetic Bearing System Architecture</title>
<p>The structure of MBS is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. The system consists of a permanent magnet part and an electromagnet part. The magnetic bearing can float in the air when the electromagnet is electrified. The output current can reduce the power consumption to better alleviate the power required when the magnetic bearing position moves near the center. After comparing the command signal with the height signal feedback, the error signal is sent to the power amplifier through the controller operation. Furthermore, the voltage of the controller is transformed into electric current by a power amplifier and sent to an electromagnet to produce magnetic force. After the magnetic bearing can be suspended in the air, the height information is measured using an infrared sensor. The servo motor is used as the load platform, through which the load is added to complete the experiment. According to the Newton&#x2019;s laws of motion, the dynamic system model is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label>
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-1">
<mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the bearing mass with a parameter of 1.6 kg, <inline-formula id="ieqn-2">
<mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is external interference, <inline-formula id="ieqn-3">
<mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the position of the magnetic bearing, and <inline-formula id="ieqn-4">
<mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the sum of the magnetic forces produced by the top and bottom of the electromagnet. In <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, the nonlinear electromagnetic force [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] can be expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label>
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-5">
<mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-6">
<mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the initial position of magnetic bearing and the initial electric current respectively, <inline-formula id="ieqn-7">
<mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the control current, and <inline-formula id="ieqn-8">
<mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the electromagnetic force coefficient. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> shows the current of magnetic bearing and the relationship between the positions. The nonlinear electromagnetic force is modeled and linearized by using the curve fitting method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>], and is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label>
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2245;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-9">
<mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the position parameter, and <inline-formula id="ieqn-10">
<mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the current parameter. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> are substituted into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>, and obtain</p>
<p><disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label>
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The dynamic system can be written as</p>
<p><disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label>
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-11">
<mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the state vector of system.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>The structure of MBS</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-1.png"/>
</fig>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>The electric currents and the positions of magnetic bearing</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-2.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Proposed Dynamic Sliding Backstepping Control</title>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Conventional Adaptive Backstepping Control</title>
<p>The MBS can be considered as a general second-order nonlinear system.</p>
<p><disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label>
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label>
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-12">
<mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-13">
<mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are unknown continuous nonlinear functions, u &#x2208; R is the control input, y &#x2208; R is the system output, and <inline-formula id="ieqn-14">
<mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the state vector of the system, which is assumed to be available for measurement. In order for the dynamic system to be controllable, the function <inline-formula id="ieqn-15">
<mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> must be nonzero for vector <inline-formula id="ieqn-16">
<mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> in certain controllability region. Without losing generality, we assume that <inline-formula id="ieqn-17">
<mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>. Considering the effect of parameter uncertainty, the dynamic equation is written as</p>
<p><disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label>
<mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-18">
<mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-19">
<mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-20">
<mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-21">
<mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-22">
<mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the known real continuous functions. <inline-formula id="ieqn-23">
<mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-24">
<mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the unknown real continuous functions. The tracking error selected is <inline-formula id="ieqn-25">
<mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-26">
<mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the desired height. The differential height error defined is as follows</p>
<p><disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label>
<mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The stability function is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where c<sub>1</sub> is a positive constant. The variable <inline-formula id="ieqn-27">
<mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label>
<mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-28">
<mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the stability function.</p>
<p>The difference between the actual value of the total uncertainty and the estimated value of the total uncertainty is given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label>
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The continuous Lyapunov function is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label>
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The time derivative of function <inline-formula id="ieqn-29">
<mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> can be expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label>
<mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The second Lyapunov function is selected as</p>
<p><disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label>
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where r is a positive constant. After differentiation operation, it can be expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-16">
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-17">
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-18">
<mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-19"><label>(16)</label>
<mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The ideal control input <inline-formula id="ieqn-30">
<mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-20"><label>(17)</label>
<mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-21"><label>(18)</label>
<mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-31">
<mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is a positive constant.</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eqs. (16)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref>, which can be represented as</p>
<p><disp-formula id="eqn-22"><label>(19)</label>
<mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" rowspacing=".5em" columnspacing="thickmathspace" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>By using the control law, the state can always approach the sliding surface and hit it. The asymptotic stability of the system can be guaranteed.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Proposed Dynamic Sliding Mode Backstepping Control</title>
<p>The DSMBC method is derived and developed in the MBS system. The tracking error is defined as <inline-formula id="ieqn-32">
<mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>. The <inline-formula id="ieqn-33">
<mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the desired height. The error differentiation variable is given as follows</p>
<p><disp-formula id="eqn-23"><label>(20)</label>
<mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The stability function can be given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-24"><label>(21)</label>
<mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-34">
<mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is a positive constant. The sliding surface is selected as</p>
<p><disp-formula id="eqn-25"><label>(22)</label>
<mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-35">
<mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is a positive constant. The difference between the actual value of the total uncertainty and the estimated value of the total uncertainty is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-26"><label>(23)</label>
<mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where E is the actual value of the total set uncertainty. The error parameter of <inline-formula id="ieqn-36">
<mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-27"><label>(24)</label>
<mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-37">
<mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is a constant. The variable z<sub>2</sub> is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-28"><label>(25)</label>
<mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The candidate Lyapunov function is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-29"><label>(26)</label>
<mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The time derivative of the Lyapunov function is</p>
<p><disp-formula id="eqn-30"><label>(27)</label>
<mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" rowspacing=".5em" columnspacing="thickmathspace" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The second Lyapunov function can be written as</p>
<p><disp-formula id="eqn-31"><label>(28)</label>
<mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-38">
<mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-39">
<mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are positive constants. The differential operator is used and it becomes</p>
<p><disp-formula id="eqn-32">
<mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-33">
<mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-34"><label>(29)</label>
<mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The ideal control law is defined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-35"><label>(30)</label>
<mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-36"><label>(31)</label>
<mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-37"><label>(32)</label>
<mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-40">
<mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is a positive constant, and <inline-formula id="ieqn-41">
<mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the limited coefficient.</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">Eqs. (29)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref>, we obtain</p>
<p><disp-formula id="eqn-38"><label>(33)</label>
<mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" rowspacing=".5em" columnspacing="thickmathspace" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>If <inline-formula id="ieqn-42">
<mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, it can be expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-39"><label>(34)</label>
<mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" rowspacing=".5em" columnspacing="thickmathspace" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>with <inline-formula id="ieqn-43">
<mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-44">
<mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula></p>
<p>Integrating the above equation with respect to time, resulting in</p>
<p><disp-formula id="eqn-40"><label>(35)</label>
<mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>Because <inline-formula id="ieqn-45">
<mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> is bounded, and <inline-formula id="ieqn-46">
<mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> is nonincreasing and bounded. We obtain that <inline-formula id="ieqn-47">
<mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is bounded, which implies <inline-formula id="ieqn-48">
<mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. By using Barbalat&#x2019;s lemma [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>], <inline-formula id="ieqn-49">
<mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> will converge to zero as <inline-formula id="ieqn-50">
<mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>. And the lemma implies that <inline-formula id="ieqn-51">
<mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>. Thus, the designed system is stable and the error converges to zero asymptotically. The stability of the DSMBC scheme is guaranteed.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Experimental Results</title>
<p>The experimental results show the control capability of the developed algorithm for MBS. In this study, two types of control methods are compared. They are (a) the adaptive backstepping control method, (b) the proposed DSMBC method. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> illustrates the experimental setup of the MBS equipment.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>A photograph of the MBS system</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-3.png"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref> describes a block diagram of an adaptive backstepping control system. The MBS system with uncertainties is considered and analyzed. An error estimator is designed to estimate the system with unknown parameters. The estimator can modify the parameters according to the signal fed back to the system. It can also provide the estimated parameters to the controller on-line and calculate the estimated values of the parameters. The adaptive estimation scheme and backstepping control are used to solve the nonlinear problem of MBS. The adaptive backstepping control can keep the robustness of the system when the parameters of the system change or external disturbance occurs.</p>
<p>The system block diagram of the proposed DSMBC of the magnetic bearing is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>. After the height command is obtained from the system, the controller can send the control command, and know the bearing system&#x2019;s height and the calculation error subtracted by command. Then, the output of the bearing system enters the control card to calculate the error adjustment sliding mode control to estimate the uncertainty. After adjustment, it enters the control card operation until the command is chased. The controller tends to be based on step-return control and cooperates with the sliding. The model can estimate the uncertainty, where we adjust the parameter <inline-formula id="ieqn-52">
<mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> to achieve faster compensation when the bearing encounters external disturbance.</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>The system structure of adaptive backstepping controller</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-4.png"/>
</fig>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>The system structure of dynamic sliding mode backstepping controller</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-5.png"/>
</fig>
<p><xref ref-type="table" rid="table-1">Tab. 1</xref> lists the controller and MBS parameters in this research. The parameters were determined according to the rule of thumb to achieve better transient and steady-state responses under simulated and experimental conditions, considering the requirements of stability.</p>
<table-wrap id="table-1"><label>Table 1</label>
<caption>
<title>Controller and MBS parameters</title></caption>
<table><colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Control Methods</th>
<th>MBS Parameters</th>
<th>Controller Parameters</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Adaptive backstepping controller</td>
<td rowspan="2"><inline-formula id="ieqn-53">
<mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>21</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-54">
<mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.6</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-55">
<mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>9.8</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-56">
<mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2641.6</mml:mn></mml:math>
</inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-57">
<mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.03</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-58">
<mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-59">
<mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1651</mml:mn></mml:math>
</inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>Dynamic sliding mode backstepping controller</td>
<td><inline-formula id="ieqn-60">
<mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.651</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-61">
<mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-62">
<mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.4</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-63">
<mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.23</mml:mn></mml:math>
</inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Simulation Results</title>
<p>The simulation results using adaptive backstepping control method and the proposed DSMBC method were obtained and compared to verify the control performance.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, the output response of command height is 2.5 mm, and an additional external load of 0.3&#x2009;A is added at <inline-formula id="ieqn-64">
<mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. In addition, it is clear from <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6a</xref> that the overshoot response of adaptive backstepping control method is bigger and faster. The DSMBC method has a slower transient response, but a height response can be rendered smoother and more accurate. Compared with the tracking response depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6b</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-6">6d</xref>, the conventional sliding mode backstepping control has larger tracking error and estimation error. Therefore, the DSMBC approach can have better error convergence than backstepping control scheme.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>The simulation response of 2.5 mm command height. An additional external load of 0.3&#x2009;A is added at <inline-formula id="ieqn-65">
<mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. (a) Comparison of the height output responses, (b) comparison of the height error responses, (c) comparison of the control inputs, (d) comparison of the estimated uncertainty responses</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-6.png"/>
</fig>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>The simulation response of 2.5 mm height command during <inline-formula id="ieqn-66">
<mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. The height command changes to 2.3 mm at <inline-formula id="ieqn-67">
<mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s, and an additional external load of 0.3&#x2009;A is added at <inline-formula id="ieqn-68">
<mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> s. (a) Comparison of the height output responses, (b) comparison of the height error responses, (c) comparison of the control responses, (d) comparison of the estimated uncertainty responses</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-7.png"/>
</fig>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>, the adaptive backstepping control has a faster transient response, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7a</xref>. However, the DSMBC method achieves the robustness performance under difference inputs and load conditions. The amount of control increases immediately after the height command changes, see <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7c</xref>. Meanwhile, in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7d</xref>, the DSMBC also outperforms the adaptive backstepping control for estimation comparison. It can be seen that the DSMBC method performs better in real-time compensation and robustness tracking regardless of the height command and load disturbance.</p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Experimental Results</title>
<p>To verify the practicality of the proposed DSMBC system, the experimental tests were performed and demonstrated. <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> depicts that the height command is set as 2.5 mm during <inline-formula id="ieqn-69">
<mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s and an additional external load of 0.3&#x2009;A is added during <inline-formula id="ieqn-70">
<mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. The two adaptive controllers are employed, and the adaptive laws are also developed to estimate the uncertainty of the model. The parameters of DSMBC are adjusted adaptively, so that the adaptation gain can improve the tracking accuracy effectively. <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8a</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-8">8d</xref> show that the DSMBC method has a faster response time and less overshoot than the traditional adaptive method. The DSMBC method can quickly track the height command in the transient state and has a smooth response in the steady state.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>The experimental responses of 2.5 mm height command. An additional external load of 0.3&#x2009;A is added at <inline-formula id="ieqn-71">
<mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. (a) Comparison of the height output responses, (b) comparison of the height error responses, (c) comparison of the control responses, (d) comparison of the estimated uncertainty responses</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-8.png"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9a</xref> illustrates the height position response, and the error responses are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9b</xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9c</xref> presents the control input signals, and <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9d</xref> depicts the estimated uncertainty responses. During the development of the proposed control method, the height error can be effectively reduced to within 1.1 s. The proposed DSMBC controller guarantees the asymptotic stability and exhibits better tracking capability.</p>
<fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>The experimental responses of height command of 2.5 mm during <inline-formula id="ieqn-72">
<mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s. The height command changes to 2.3 mm at <inline-formula id="ieqn-73">
<mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> s, and an additional external load of 0.3&#x2009;A is added at <inline-formula id="ieqn-74">
<mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> s. (a) Comparison of the height output responses, (b) comparison of the height error responses, (c) comparison of the control responses, (d) comparison of the estimated uncertainty responses</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="IASC_19555-fig-9.png"/>
</fig>
<p><xref ref-type="table" rid="table-2">Tabs. 2</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-3">3</xref> give the calculation results of root mean square error (RMSE). The RMSE performance index is defined as follows</p>
<p><disp-formula id="eqn-41"><label>(36)</label>
<mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-75">
<mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the number of the sampled points, and <inline-formula id="ieqn-76">
<mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the position error.</p>
<p><xref ref-type="table" rid="table-2">Tabs. 2</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-3">3</xref> clearly demonstrate that the DSMBC method is superior to the dynamic sliding backstepping schemes under all operational conditions because its energy control input is considered in our design. Thus, the experimental results can conclusively establish the regulation ability, dynamic tracking capability and robustness of the proposed adaptive method in a wide speed range.</p>
<table-wrap id="table-2"><label>Table 2</label>
<caption>
<title>Comparisons of RMSE in simulations</title></caption>
<table><colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th colspan="2">Height position tracking(mm)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Control Methods</td>
<td>2.5 mm</td>
<td>2.5 mm to 2.3 mm</td>
</tr>
<tr>
<td>Adaptive backstepping controller</td>
<td>0.2153</td>
<td>0.2336</td>
</tr>
<tr>
<td>Dynamic sliding mode backstepping controller</td>
<td>0.1776</td>
<td>0.1778</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-3"><label>Table 3</label>
<caption>
<title>Comparisons of RMSE in experiments</title></caption>
<table><colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th colspan="2">Height position tracking(mm)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Control Methods</td>
<td>2.5 mm</td>
<td>2.5 mm to 2.3 mm</td>
</tr>
<tr>
<td>Adaptive backstepping controller</td>
<td>0.3171</td>
<td>0.3204</td>
</tr>
<tr>
<td>Dynamic sliding mode backstepping controller</td>
<td>0.2118</td>
<td>0.2287</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>The DSMBC method was successfully developed and used for vertical MBS in height tracking applications. The dynamic model of the MBS system was built by referring to the nonlinear characteristics, and the estimate functions of these nonlinear factors were proposed and applied to the equivalent control law of sliding mode control. The control system was designed, using the backstepping algorithm, and the stability of the MBS system was analyzed. Based on the Lyapunov theorem, the adaptive control law can be obtained and utilized for height position control application. The proposed DSMBC method achieves better tracking capability in real-time compensation and robustness tracking, and is not affected by height command and load disturbance. Two height trajectories are simulated and experimented to illustrate the robustness of the proposed system. Compared with the conventional adaptive backstepping method, the proposed DSMBC control system demonstrates more accurate performance, showing 20.70% improvement of RMSE in simulations and 29.94% improvement of RMSE in experiments. In the future, our goal is to establish a microcontroller or DSP platform, so that the proposed DSMBC method can be better implemented and widely used in industrial applications.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>The authors thank TopEdit (www.topeditsci.com) for its linguistic assistance during the preparation of this manuscript.</p>
</ack><fn-group>
<fn fn-type="other">
<p><bold>Funding Statement:</bold> The authors would like to extend their deepest gratitude to the Ministry of Science and Technology of the Republic of China, Taiwan, for the financial support to this research under Contract No. MOST 110-2221-E-224-049 -, MOST 109-2221-E-224-024 -, and MOST 108-2731-M-224-001 -.</p>
</fn>
<fn fn-type="conflict">
<p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The authors Wei-Lung Mao, Yu-Ying Chiu, Chao-Ting Chu, Bing-Hong Lin, Jian-Jie Hung declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</fn>
</fn-group>
<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><given-names>S.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Fang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A novel conical active magnetic bearing with claw structure</article-title>,&#x201D; <source>IEEE Transactions on Magnetics</source>, vol. <volume>50</volume>, no. <issue>5</issue>, pp. <fpage>971</fpage>&#x2013;<lpage>981</lpage>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Han</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Zheng</surname></string-name>, <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name> and <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Qian</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Integral design and analysis of passive magnetic bearing and active radial magnetic bearing for agile satellite application</article-title>,&#x201D; <source>IEEE Transactions on Magnetics</source>, vol. <volume>48</volume>, no. <issue>6</issue>, pp. <fpage>1959</fpage>&#x2013;<lpage>1966</lpage>, <year>2012</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>T.</given-names> <surname>Sato</surname></string-name> and <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Tanno</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Magnetic bearing having PID controller and discontinuous controller</article-title>,&#x201D; <source><italic>IEEE Int. Conf. on Industrial Electronics</italic></source>, pp. <fpage>2121</fpage>&#x2013;<lpage>2125</lpage>, <year>1993</year>. </mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Yi</surname></string-name> and <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Quan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Improved adaptive filtering application based on DSP for active magnetic bearing system</article-title>,&#x201D; in <conf-name>8th Int. Conf. on Signal Processing</conf-name>, <year>2006</year>. </mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J. J. E.</given-names> <surname>Slotine</surname></string-name> and <string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Li</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Part II: Nonlinear Control Systems Design</article-title>,&#x201D; in <source>Applied Nonlinear Control</source>. <publisher-loc>Englewood Cliffs, NJ</publisher-loc>: <publisher-name>Prentice-Hall</publisher-name>, pp. <fpage>191</fpage>&#x2013;<lpage>307</lpage>, <year>1991</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Chwa</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Tracking control of differential-drive wheeled mobile robots using a backstepping-like feedback linearization</article-title>,&#x201D; <source>IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics - Part A: Systems and Humans</source>, vol. <volume>40</volume>, no. <issue>6</issue>, pp. <fpage>1285</fpage>&#x2013;<lpage>1295</lpage>, <year>2010</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Drid</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Tadjine</surname></string-name> and <string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Nait-Said</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Robust backstepping vector control for the doubly fed induction motor</article-title>,&#x201D; <source>IET Control Theory &#x0026; Applications</source>, vol. <volume>1</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>861</fpage>&#x2013;<lpage>868</lpage>, <year>2007</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Li</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Jing</surname></string-name>, <string-name><given-names>G. M.</given-names> <surname>Dimirovski</surname></string-name> and <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Liu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Robust nonlinear control of TCSC for power system via adaptive backstepping design</article-title>,&#x201D; <source><italic>Proc. of IEEE Conf. on Control Applications</italic></source>, <year>2003</year>. </mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Sivrioglu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Adaptive backstepping for switching control active magnetic bearing system with vibrating base</article-title>,&#x201D; <source>IET Control Theory &#x0026; Applications</source>, vol. <volume>1</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>1054</fpage>&#x2013;<lpage>1059</lpage>, <year>2007</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Baily</surname></string-name> and <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Arapostathis</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Simple sliding mode control scheme applied to robot manipulators</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Control</source>, vol. <volume>45</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>1197</fpage>&#x2013;<lpage>1209</lpage>, <year>2007</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Schweitzer</surname></string-name> and <string-name><given-names>H. Eric</given-names> <surname>Maslen</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Introduction and Survey</article-title>,&#x201D; <source>Magnetic Bearings: Theory, Design, and Application to Rotating Machinery</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S. Y.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name> and <string-name><given-names>F. J.</given-names> <surname>Lin</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Robust nonsingular terminal sliding-mode control for nonlinear magnetic bearing system</article-title>,&#x201D; <source>IEEE Transactions on Control Systems Technology</source>, vol. <volume>19</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>636</fpage>&#x2013;<lpage>643</lpage>, <year>2011</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. B.</given-names> <surname>Rad</surname></string-name> and <string-name><given-names>P. T.</given-names> <surname>Chan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Indirect adaptive fuzzy sliding mode control: part I: Fuzzy switching</article-title>,&#x201D; <source>Fuzzy Sets and Systems</source>, vol. <volume>122</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>21</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>, <year>2001</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>P. T.</given-names> <surname>Chan</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. B.</given-names> <surname>Rad</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Indirect adaptive fuzzy sliding mode control: Part II: Parameter projection and supervisory control</article-title>,&#x201D; <source>Fuzzy Sets and Systems</source>, vol. <volume>122</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>31</fpage>&#x2013;<lpage>43</lpage>, <year>2001</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>