鲁棒控制理论及应用--

1、鲁棒控制理论及应用,课程的目标,了解鲁棒控制研究的基本问题； 掌握鲁棒控制的基础知识和基本概念； 明确鲁棒控制问题及其形式化描述； 掌握几种鲁棒稳定性分析与设计方法； 掌握状态空间 控制理论； 了解鲁棒控制系统的 分析与 综合方法； 初步了解非线性系统鲁棒控制方法；,涉及课程及其参考书,涉及课程： 线性系统理论（Linear System Theory) 最优控制（Optimal Control) 参考书： 吴敏,桂卫华,何勇:现代鲁棒控制（第2版） 中南大学出版社，2006 Zhou K, Doyle J C and Glover K.Robust and Optimal Control.P

2、rentice Hall,1996,课程名称,授课形式和考试方式,课程名称： 鲁棒控制理论及其应用 Robust Control Theory and Applications 授课方式： 集中授课，主要采取讲授方式，可适当对某一问题讨论。 考试方式： 考试的目的 笔试,课程的主要内容：,共分为七讲： 第一讲鲁棒控制研究的基本问题 第二讲基本知识与基本概念 第三讲鲁棒控制问题 第四讲鲁棒稳定性问题 第五讲状态空间 的控制理论 第六讲鲁棒控制系统的 分析与 综合 第七讲非线性系统鲁棒控制,第一讲：,鲁棒控制研究的基本问题,基本的反馈控制系统,r-目标输入，y-控制对象输出，u-控制输入 v-传感

3、器输出，n-传感器噪声，d-外部扰动,控制系统设计与不确定性,需要考虑的不确定性：,来自控制对象的模型化误差；,来自控制系统本身外部的扰动信号。,控制系统设计基本要求,稳定性（Stability) 动态特性（Dynamic Performance) 静态特性（Static Performance): 鲁棒性（Robustness),控制系统的动态特性,控制系统的鲁棒性,鲁棒控制系统（Robust Control System) ： 在某一特定的不确定性条件下具有使稳定性、动态特性和稳态特性保持不变的特性，即这一反馈控制系统具有具有承受这一类不确定性影响的能力。 鲁棒性（Robustness)：

4、 鲁棒稳定性在一组不确定性的作用下仍然能够保证反馈控制系统的稳定性。 鲁棒的动态特性通常称为灵敏度特性，即要求动态特性不受不确定性的影响。 鲁棒稳态特性在一组不确定性影响下仍然可以实现反馈控制系统的渐进调节功能。,反馈控制理论的发展阶段,经典控制(Classical Control)：,频域法，传递函数，PID控制,现代控制(Modern Control)：,时域法，状态空间模型，能控能观概念，LQG控制,先进控制(Advanced Control)鲁棒控制： 频域法+时域法 传递函数+状态空间模型 最优控制， 分析与综合,PID控制,PID (Proportion-Integration-D

5、ifferentiation) 控制,基于奈魁斯特稳定性设计思想,在保持稳定性的前提下， 改善中频段的特性，从而 提高系统的性能。 鲁棒控制理论,开环频率特性: 是否围绕 (1, j0) 点,维纳滤波器方法的基本思想,d: 可以用某种随机过程来表示的外界扰动 把反馈控制问题变成数学上的某些优化问题 卡尔曼-布西滤波器 (Kalman-Bucy Filter)理论 现代控制理论,控制问题的解 (分离原理)： 设计卡尔曼-布西滤波器，获得x的估计值； 设计基于x的估计值的状态反馈增益矩阵K。 上述均是基于黎卡提方程的解进行设计。,LQG控制器,鲁棒控制研究的基本问题,不确定性系统的描述方法； 鲁棒

6、性分析和设计方法； 鲁棒控制的应用领域。,不确定系统的鲁棒控制,模型不确定性的描述,公称模型 表示不确定性的摄动及其与公称模型的关系 摄动的最大值,非结构不确定性 (Unstructured Uncertainty),系统不确定性,结构不确定性 (Structured Uncertainty),鲁棒性分析和设计方法,保证控制系统的鲁棒性意味着： 对于公称模型，可以保证控制系统的稳定性和期望的性能； 对于考虑了不确定性的集合模型，能够保证控制系统的鲁棒稳定性，并可以达到期望的性能。,鲁棒性设计的内容,鲁棒性设计的基本内容： 控制器的设计方法； 控制器存在的充分与必要条件； 设计算法和实施过程。,鲁棒控制研究框图,鲁棒控制其存在