特征结构配置与H∞滤波器：新型鲁棒控制器设计策略

本文主要探讨了一种创新的基于特征结构配置和H∞滤波器的H∞鲁棒控制器设计策略。在现代控制系统设计中，鲁棒控制理论的重要性日益凸显，特别是在处理不确定性、模型不精确以及外部干扰等问题时。特征结构配置是一种有效的系统设计手段，它允许设计师通过调整系统特征值来优化动态性能，而H∞滤波器则在提供状态估计的同时，确保系统在频域上的优良性能。 该研究流程分为三个关键步骤： 1. 特征结构配置：首先，根据系统的实际需求，即对时域动态性能有明确的要求，研究人员运用特征结构配置方法设计出最优的状态反馈增益矩阵。这种方法强调了系统响应速度、稳定性等关键参数的匹配，确保控制器能够适应系统的行为特征。 2. H∞滤波器设计：接着，设计一个H∞滤波器用于实时估计系统的状态。H∞滤波器以其强大的鲁棒性和最小化滤波误差的能力，能够有效地处理噪声和不确定性，这对于提高系统的整体性能至关重要。 3. 构建广义对象与鲁棒控制器：最后，通过引入适当的权函数，将设计好的滤波器与系统的其他部分组合，形成一个标准的H∞鲁棒控制器，以闭环形式进行操作。这种反馈机制使得控制器能够在面对未知干扰时，保持系统性能的稳定性和鲁棒性。 通过将这些技术结合，该方法旨在同时提升系统的时域动态响应性能和频域稳定性，从而实现多目标优化。作者通过具体的悬臂梁振动控制案例进行了数值仿真，结果显示了该方法在实际应用中的有效性。这表明特征结构配置和H∞滤波器的结合在复杂工程系统中的优越性，如在航空航天、机械工程等领域具有广阔的应用前景。 关键词：特征结构配置、H∞滤波器、H∞鲁棒控制、柔性结构、振动控制。这些关键词突出了论文的核心研究内容，对于那些关注控制系统设计、鲁棒控制理论或具体工程问题解决的研究者来说，是快速理解本文精髓的重要途径。