挠性系统相位控制H∞优化鲁棒设计方法

"挠性系统基于相位控制的H∞鲁棒设计" 本文主要探讨了在挠性系统控制设计中如何解决传统H∞回路成形方法存在的控制器稳定性问题和鲁棒性不足的问题。作者提出了一个加权的H∞优化设计策略，该策略结合了相位控制的思想，旨在改善控制器性能并增强系统的鲁棒性。 挠性系统是指具有显著弹性特征的机械系统，通常在航空航天、机器人等领域有广泛应用。这类系统由于其动态特性复杂，设计控制器时面临很大挑战。传统的H∞控制理论强调最小化系统对扰动的敏感度，但当应用于挠性系统时，可能会导致控制器不稳定，且对系统不确定性或参数变化的鲁棒性较差。 文中提出的解决方案是利用挠性模态的闭环极点配置来实施相位控制。相位控制是一种通过对系统相位响应的调整来改善系统性能的方法。在此设计中，允许高频部分的闭环极点与期望的极点有一定的偏差，这有助于缓解严格正实约束的限制。严格正实性是H∞控制理论中的一个重要概念，它确保系统的频率响应在所有频率下都是正实的，但这种约束在某些情况下可能过于严格，限制了控制器的设计空间。 作者将相位控制的概念与H∞优化求解过程结合起来，通过优化算法寻找一个既能满足相位控制要求，又能保证一定鲁棒性的控制器。这样设计出的控制器能够实现期望的闭环极点分布，从而改善系统动态性能和稳定性。 文章通过两个仿真算例验证了这种方法的有效性，结果显示，该设计方法既具有较高的灵活性，又保持了明确的物理意义，能有效提升挠性系统的控制性能和鲁棒性。 这项工作为挠性系统的控制设计提供了一种新的思路，它在保证系统性能的同时，放宽了传统H∞控制理论的一些严格约束，为实际应用提供了更广阔的设计空间。对于理解和改进挠性系统的控制策略，以及应对系统不确定性具有重要的理论和实践价值。