切換系統(tǒng)的魯棒控制

本項(xiàng)目研究切換系統(tǒng)的魯棒控制問題。內(nèi)容包括：切換系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定條件和連續(xù)控制器與離散切換規(guī)則的設(shè)計方法；切換通道具有不確定性和干擾情況下的魯棒穩(wěn)定性分析與設(shè)計；利用控制器切換技術(shù)處理復(fù)雜非線性系統(tǒng)的魯棒控制問題。本項(xiàng)目的研究將為切換系統(tǒng)的分析與設(shè)計提供理論分析結(jié)果和設(shè)計方法。研究結(jié)果可應(yīng)用于許多實(shí)際系統(tǒng)。

魯棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世紀(jì)50年代。在過去的20年中，魯棒控制一直是國際自控界的研究熱點(diǎn)。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大?。┑膮?shù)攝動下，維持某些性能的特性。根據(jù)對性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標(biāo)設(shè)計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。

由于工作狀況變動、外部干擾以及建模誤差的緣故，實(shí)際工業(yè)過程的精確模型很難得到，而系統(tǒng)的各種故障也將導(dǎo)致模型的不確定性，因此可以說模型的不確定性在控制系統(tǒng)中廣泛存在。如何設(shè)計一個固定的控制器，使具有不確定性的對象滿足控制品質(zhì)，也就是魯棒控制，成為國內(nèi)外科研人員的研究課題。

主要的魯棒控制理論有：（1）Kharitonov區(qū)間理論；（2）H∞控制理論；（3）結(jié)構(gòu)奇異值理論（μ理論）等等。

1) 將經(jīng)典頻域設(shè)計理論具有一定的魯棒性和現(xiàn)代控制理論狀態(tài)空間方法適于MIMO 系統(tǒng)的兩個優(yōu)點(diǎn)融合在一起，系統(tǒng)地給出了在頻域中進(jìn)行回路成形的技術(shù)和手段。

2) 給出了魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，并充分考慮了系統(tǒng)不確定性的影響，不僅能保證控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性，而且能優(yōu)化某些性能指標(biāo)。

3) 采用狀態(tài)空間方法，具有時域方法精確計算和最優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)。

4) 多種控制問題均可變換為H∞魯棒控制理論的標(biāo)準(zhǔn)問題，具有一般性，并適于實(shí)際工程應(yīng)用。

變結(jié)構(gòu)魯棒控制（Variable structure robust control）是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大小）的參數(shù)攝動下，維持某些性能的特性，當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)滿足一定的條件時，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。變結(jié)構(gòu)魯棒控制就是當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)穿越不同區(qū)域時，反饋控制的結(jié)構(gòu)按照一定的規(guī)律發(fā)生變化，使得控制系統(tǒng)對被控對象的內(nèi)在參數(shù)變化和外部環(huán)境擾動等因素具有一定的適應(yīng)能力，保證系統(tǒng)性能達(dá)到期望的性能指標(biāo)要求的控制方式。