鲁棒控制理论及应用ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物鲁棒控制理论及应用鲁棒控制理论及应用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课程的目标课程的目标l 了解鲁棒控制研究的基本问题；了解鲁棒控制研究的基本问题；l 掌握鲁棒控制的基础知识和基本概念；掌握鲁棒控制的基础知识和基本概念；l 明确鲁棒控制问题及其形式化描述；明确鲁棒控制问题及其形式化描述；l 掌握几种鲁棒稳定性分析与设计方法；掌握几种鲁棒稳定性分析与设计方法；

2、l 掌握状态空间掌握状态空间 控制理论；控制理论；l 了解鲁棒控制系统的了解鲁棒控制系统的 分析与分析与 综合方法；综合方法；l 初步了解非线性系统鲁棒控制方法；初步了解非线性系统鲁棒控制方法；H我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物涉及课程及其参考书涉及课程及其参考书涉及课程：涉及课程：线性系统理论（Linear System Theory)最优控制（Optimal Control)参考参考书：书：吴敏,桂卫华,何勇:现代鲁棒控制（第2版）中南大学出版社，2006Zhou K, Doyle J

3、C and Glover K.Robust and Optimal Control.Prentice Hall,1996我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课程名称课程名称, ,授课形式和考试方式授课形式和考试方式课程名称课程名称：鲁棒控制理论及其应用 Robust Control Theory and Applications授课方式：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：考试方式：考试的目的笔试我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽

4、的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课程的主要内容：课程的主要内容：共分为七讲：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H我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第一讲第一讲： 鲁棒控制研究的基本问题鲁棒控制研究的基本问题我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我

5、的猜测没有错：表里边有一个活的生物基本的反馈控制系统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-传感器输出，n-传感器噪声，d-外部扰动我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物控制系统设计与不确定性控制系统设计与不确定性需要考虑的不确定性：需要考虑的不确定性：l来自控制对象的模型化误差；l来自控制系统本身外部的扰动信号。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物控制系统设计基本要求控制

6、系统设计基本要求l稳定性（Stability)l动态特性（Dynamic Performance) l静态特性（Static Performance):l鲁棒性（Robustness)lim ( )0te t我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物控制系统的动态特性控制系统的动态特性我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物控制系统的鲁棒性控制系统的鲁棒性鲁棒控制系统鲁棒控制系统（Robust Contro

7、l System) ) ：在某一特定的不确定性条件下具有使稳定性、动态特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。具有具有承受这一类不确定性影响的能力。鲁棒性鲁棒性（Robustness) )：l鲁棒稳定性鲁棒稳定性在一组不确定性的作用下仍然能够保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。证反馈控制系统的稳定性。l鲁棒的动态特性鲁棒的动态特性通常称为灵敏度特性，即要求动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。态特性不受不确定性的影响。

8、l鲁棒稳态特性鲁棒稳态特性在一组不确定性影响下仍然可以实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。现反馈控制系统的渐进调节功能。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物反馈控制理论的发展阶段反馈控制理论的发展阶段经典控制经典控制(Classical Control)(Classical Control)：l频域法，传递函数，频域法，传递函数，PID控制控制现代控制现代控制(Modern Control)(Modern Control)：l时域法，状态空间模型，能控能观概念，时域法，

9、状态空间模型，能控能观概念，LQG控制控制先进控制先进控制(Advanced Control)(Advanced Control)鲁棒控制：鲁棒控制：l频域法频域法+时域法时域法l传递函数传递函数+状态空间模型状态空间模型l 最优控制，最优控制， 分析与分析与综合综合H我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物PIDPID控制控制lPID (Proportion-Integration-Differentiation) 控制控制 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界

10、里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物基于奈魁斯特稳定性设计思想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。 鲁棒控制理论鲁棒控制理论开环频率特性开环频率特性: 是否围绕是否围绕 (1, j0) 点点我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物维纳滤波器方法的基本思想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

11、代控制理论我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物控制问题的解控制问题的解 (分离原理分离原理)：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。上述均是基于黎卡提方程的解进行设计。LQGLQG控制器控制器我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物鲁棒控制研究的基本问题鲁棒控制研究的基本问题l不确定性系统的描述方法；l鲁棒性分析和设计方法；

12、l鲁棒控制的应用领域。l不确定系统的鲁棒控制不确定系统的鲁棒控制 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物模型不确定性的描述模型不确定性的描述l公称模型l表示不确定性的摄动及其与公称模型的关系l摄动的最大值 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l 非结构不确定性非结构不确定性 (Unstructured Uncertainty)系统不确定性系统不确定性 l结构不确定性结构不确定性 (Structure

13、d Uncertainty) (Structured Uncertainty) 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物鲁棒性分析和设计方法鲁棒性分析和设计方法 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物保证控制系统的鲁棒性意味着：保证控制系统的鲁棒性意味着：l 对于公称模型，可以保证控制系统的稳定性和期望的性能；l 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

14、设计的内容鲁棒性设计的内容鲁棒性设计的基本内容鲁棒性设计的基本内容：l控制器的设计方法；l控制器存在的充分与必要条件；l设计算法和实施过程。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物鲁棒控制研究框图鲁棒控制研究框图 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物鲁棒控制其存在的条件应指出：鲁棒控制其存在的条件应指出：l 模型不确定性或外界扰动不确定性的范围鲁棒控制的应用领域鲁棒控制的应用领域在应用中要解决的问题：在应用中要解决的问题：l实际控制问题如何转换成鲁棒控制问题；l鲁棒控制器在实际应用中的条件、实现方法和应用效果等。