线性系统抗风度设计的统一框架

"A Unified Framework for the Study of Anti-Windup Designs" 这篇技术备忘录（CIT-CDS93-011）由Mayuresh V. Kothare、Peter J. Campo、Manfred Morari和Carl N. Nett撰写，探讨了线性时不变（LTI）系统在控制输入非线性影响下的统一设计框架。该框架主要关注如何设计抗风摩（Anti-Windup，AW）补偿，以减轻控制输入非线性对闭环性能的不利影响。 传统的控制器设计往往忽视了输入非线性，但该框架提出了一个两步设计方法： 1. 首先，设计一个不考虑控制输入非线性的线性控制器。 2. 然后，添加抗风摩补偿（AWBT），以减少非线性对闭环性能的负面影响。这种补偿适用于任意结构和阶数的多变量控制器。 作者指出，已知的所有LTI抗风摩和/或平滑转移（Bumpless Transfer，BT）补偿方案都是这个通用框架的特例。通过这个框架，可以处理如植物模型不确定性条件下的稳定性分析和性能评估等标准问题。然而，实际的稳定性、性能以及鲁棒性分析是独立的问题，备忘录并未深入讨论这些细节。 主要成果是将现有的抗风摩补偿方案统一在一个通用框架下，这有助于系统设计者更有效地理解和应用各种抗风摩策略，以解决控制系统的非线性问题。抗风摩设计在诸如伺服系统、过程控制和其他受限制或饱和输入效应影响的领域中具有重要意义，因为它能确保系统在输入受限情况下仍能保持良好的动态性能和稳定性。