仿真转台系统非脆弱鲁棒控制器设计方法研究

"这篇论文是2006年9月发表在《电机与控制学报》上的，由刘富春、姚郁和傅绍文共同撰写，主要探讨了在面对被控对象和控制器同时受到扰动情况下的鲁棒控制问题。论文基于H∞混合灵敏度理论，提出了一种用于仿真转台系统的非脆弱鲁棒控制器设计方法，特别关注了采样周期波动导致的控制器不确定性，并提供了获取不确定加权函数的策略。通过将控制器不确定性转换为广义对象的不确定性，该方法调整广义对象和性能的不确定性权重函数，将非脆弱鲁棒控制问题转化为一个H∞混合灵敏度设计问题。通过使用单纯形法优化H∞性能指标约束，确定了非脆弱鲁棒控制器的参数。仿真结果显示，即使系统负载增加10%和采样周期波动0.2毫秒，系统仍能保持良好的频响性能且控制量不饱和，验证了所提方法的有效性。关键词包括：控制器摄动、不确定性、非脆弱控制、鲁棒控制。" 这篇学术论文主要涉及以下几个关键知识点： 1. 鲁棒控制：鲁棒控制是控制理论的一个分支，旨在设计控制器以确保系统在各种不确定性下的稳定性与性能。在本文中，鲁棒控制的目标是在被控对象和控制器都存在不确定性的条件下，确保系统的性能。 2. H∞控制理论：H∞控制是一种设计控制器的方法，其目标是使系统的动态性能在所有可能的不确定性下最小化某个性能指标（通常为无穷大范数），同时保证系统的稳定性。 3. 混合灵敏度设计：这是一种H∞控制策略，它考虑了系统不同部分对不确定性影响的敏感度，旨在同时优化系统的稳态性能和动态性能。 4. 控制器不确定性：由于实际系统中的采样周期波动等因素，控制器本身可能存在不确定性。论文提出的方法讨论了如何处理这种不确定性，并给出了获取不确定加权函数的方法。 5. 广义对象：在控制系统理论中，广义对象是指包含了不确定性、非线性和动态特性的系统模型。 6. 单纯形方法：这是一种优化算法，常用于解决多变量线性规划问题。在本文中，该方法用于寻找满足H∞性能指标约束的非脆弱鲁棒控制器参数。 7. 非脆弱控制：非脆弱控制设计的目标是创建一个即使在系统参数或控制器自身发生变化时，也能保持稳定性和性能的控制器。论文中通过调整广义对象和性能的不确定性权重函数实现了这一点。 8. 仿真验证：通过仿真模拟系统在实际条件下的行为，验证了设计的非脆弱鲁棒控制器在系统负载增加和采样周期波动时的有效性。 这篇论文为解决复杂控制问题提供了一种新颖的非脆弱鲁棒控制器设计方法，尤其适用于存在多种不确定因素的仿真转台系统。这种方法的贡献在于提高了系统在不确定条件下的稳健性和适应性。