[转帖]自动控制之"鲁棒控制——以静制动"

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鲁棒控制——以静制动

　　当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

　　这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

　　鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。

　　由于工作状况变动、外部干扰以及建模误差的缘故，实际工业过程的精确模型很难得到，而系统的各种故障也将导致模型的不确定性，因此可以说模型的不确定性在控制系统中广泛存在。如何设计一个固定的控制器，使具有不确定性的对象满足控制品质，也就是鲁棒控制，成为国内外科研人员的研究课题。

　　鲁棒控制的早期研究，主要针对单变量系统（SISO）的在微小摄动下的不确定性，具有代表性的是Zames提出的微分灵敏度分析。然而，实际工业过程中故障导致系统中参数的变化，这种变化是有界摄动而不是无穷小摄动。因此产生了以讨论参数在有界摄动下系统性能保持和控制为内容的现代鲁棒控制。

　　现代鲁棒控制是一个着重控制算法可靠性研究的控制器设计方法。其设计目标是找到在实际环境中为保证安全要求控制系统最小必须满足的要求。一旦设计好这个控制器，它的参数不能改变而且控制性能能够保证。

　　鲁棒控制方法，是对时间域或频率域来说，一般要假设过程动态特性的信息和它的变化范围。一些算法不需要精确的过程模型，但需要一些离线辨识。

　　一般鲁棒控制系统的设计是以一些最差的情况为基础，因此一般系统并不工作在最优状态。常用的设计方法有：INA方法，同时镇定，完整性控制器设计，鲁棒控制，鲁棒PID控制以及鲁棒极点配置，鲁棒观测器等。

　　鲁棒控制方法适用于稳定性和可靠性作为首要目标的应用，同时过程的动态特性已知且不确定因素的变化范围可以预估。飞机和空间飞行器的控制是这类系统的例子。

　　过程控制应用中，某些控制系统也可以用鲁棒控制方法设计，特别是对那些比较关键且（1）不确定因素变化范围大；（2）稳定裕度小的对象。

　　但是，鲁棒控制系统的设计要由高级专家完成。一旦设计成功，就不需太多的人工干预。另一方面，如果要升级或作重大调整，系统就要重新设计。

NASA

现在鲁棒控制方面的成果主要在于Hoo鲁棒控制理论和μ分析理论则

下面转载一下别人总结的中文的鲁棒控制教材大致（可能不全面）有：

1．H_inf 控制理论及应用 申铁龙著 1996年11月 页数：295

2．现代鲁棒控制理论与应用 梅生伟 刘康志编著：2003年09月 第1版 页数：292

3．鲁棒控制系统 吉明 姚绪梁编著 2002年10月 第1版 页数：196

4．鲁棒控制理论及应用 褚健 俞立 苏宏业著 2000年04月 第1版 页数：195

5．鲁棒控制理论 史忠科等著 2003年01月 第1版 页数：262

6．鲁棒控制——线性矩阵不等式处理方法 俞立著 2002年12月 第1版 页数：272

7．H2和H∞优化控制理论 王德进编著2001年03月 第1版 页数：238

8．鲁棒与最优控制 [美]周克敏 多伊尔（Doyle，J.C.） [英]格洛弗（Glover，K.）著 毛剑琴等译 2002年07月 第1版 页数：668

9．线性鲁棒控制的理论与计算 吴志刚著 2003年10月 第1版 页数：277

10．机器人鲁棒控制基础 申铁龙 2000年01月第1版 页数：248

11．稳定性与鲁棒性的理论基础 黄琳编著 2003年02月 第1版 页数：581

12．具L2有界不确定性系统线性二次鲁棒最优控制：LQL方法 陈善本 范颖晖著 2004年01月 第1版 页数：181

其中1、2比较适合初学者。

superliu

系统的稳定性与鲁棒性研究很有前途，不管什么系统最终还是研究其稳定性与鲁棒性