Backstepping方法优化设计多输入非线性串联系统

"一类串联控制系统的优化设计: Backstepping方法——张艳，李少远" 在自动控制领域，设计有效的控制器以确保系统的稳定性和性能是至关重要的。本文【标题】"一类串联控制系统的优化设计: Backstepping方法"探讨的是针对多输入非线性串联系统的控制策略优化问题，作者【描述】中提到的方法是基于Backstepping递推设计与自校正调节器方程（SDARE）相结合的次优控制设计。这种方法允许在线求解次优控制律的解析形式，从而确保闭环系统的渐近稳定性。 Backstepping方法是一种非线性控制系统设计技术，通过反向迭代设计虚拟控制器和实际控制器，将复杂的非线性系统转化为一系列简单的线性化子问题。这种方法在处理具有复杂动态特性的系统时表现出强大的灵活性和精确性。在本文中，Backstepping方法被用来逐步设计每个子系统的控制器，以实现整个串联系统的协调控制。 结合SDARE（自校正调节器方程），可以进一步优化控制器的设计，使得在满足系统稳定性的同时，还能达到一定的性能指标。SDARE是解决线性二次型吉文斯-马克霍夫（LQG）问题的一种方法，它用于确定最优状态反馈控制律，以最小化系统的性能指标，如能量消耗或输出跟踪误差等。 文章指出，这种结合Backstepping和SDARE的方法成功应用于一个两输入的二阶串联系统的数字仿真，仿真结果验证了优化设计方法的有效性。通过这种方式，即使面对非线性和多输入的复杂情况，也能确保系统在运行过程中达到预期的控制效果，提高了系统的整体性能。 总结来说，该研究工作对于现代工业控制有着重要意义，因为随着工业生产复杂度的增加，对全局优化控制的需求日益迫切。通过Backstepping和SDARE的联合应用，工程师可以更好地设计和实施控制策略，以应对非线性串联系统的挑战，从而提升系统的稳定性和效率，满足日益严格的生产标准和成本控制需求。