【正文】
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Cao YY, Sun YX, Mao WJ Output feedback decentralized stabilization: ILMI approach SYSTEMS amp?;仡櫫私陙眙敯艨刂频难芯壳闆r,綜述了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展和存在的問題,指出了所要研究的方向及其重要意義。頻率法很適合魯棒控制的研究,因?yàn)樗试S所有穩(wěn)定控制器的參數(shù)化,并能選取到一個(gè)參數(shù)使所在的頻域上的性能得到滿足 。與計(jì)算機(jī)的結(jié)合產(chǎn)生離散時(shí)間系統(tǒng)理論,可以作為對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評估的建模工具,越來越多的受到學(xué)者的關(guān)注和研究。通常我們 對于這些不確定性并不是一無所知的,而是能夠給出這些不確定性大小的某種度量,在設(shè)計(jì)控制器時(shí)考慮這個(gè)不確定性的度量,即是魯棒控制理論的主要研究內(nèi)容。 二、 國內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 系統(tǒng)的魯棒控制問題最初是在具有攝動的精確系統(tǒng)的大增益反饋器設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)出來的,1932 年 Nyquist 穩(wěn)定性判據(jù)明確給 出了反饋增益與控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性關(guān)系, 1945 年 Bode圖用幅值和相位穩(wěn)定域量得到系統(tǒng)穩(wěn)定所能容忍的不確定范圍,這些討論一般主要針對單輸入單輸出反饋控制系統(tǒng),屬于經(jīng)典線性控制理論范疇,其基礎(chǔ)是參數(shù)微小攝動的微分靈敏性分析方法,以 Rosenbrock (1976)提出的多變量系統(tǒng)逆 Nyquist 陣列設(shè)計(jì)方法為代表,其思想也推廣到多輸入多輸出情形。 真正意義上的現(xiàn)代多變量魯棒控制理論的重要標(biāo)志是在參數(shù)有界擾動(而不是無窮小擾動)下討論系統(tǒng)性能的保持能力,上世紀(jì) 70 年代 以 后很多工作開創(chuàng)性地推動了魯棒控制的發(fā)展: Davison(1976)提出的魯棒調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方法,當(dāng)對象的參數(shù)發(fā)生微小變化,可保證閉環(huán)穩(wěn)定及輸出漸近調(diào)節(jié); Youla et al. (1976)針對了一個(gè)特定對象給出了所有鎮(zhèn)定控制器的參數(shù)化表示; Kharitonov(1978)針對區(qū)間多項(xiàng)式 族表示的系統(tǒng)不確定性,通過四個(gè)區(qū)間端點(diǎn)作為系數(shù)的多項(xiàng)式的穩(wěn)定性來判別區(qū)間多項(xiàng)式族的穩(wěn)定性; Doyle(1982)提出了可根據(jù)范數(shù)界限擾動有效地描述模型不確定性,由此發(fā)展了判別魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能的強(qiáng)有力的工具 —結(jié)構(gòu)奇異值方法; Safonov(1980)把經(jīng)典頻域分析和設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代多變量控制方法聯(lián)系起來,可以對 Lyapunov 穩(wěn)定性和輸入輸出穩(wěn)定性進(jìn)行統(tǒng)一處理;對于外部不確定性,假定干擾的統(tǒng)計(jì)特性為知但屬于某一已知信號集合, Zames(1981)首次提出了用其靈敏度函數(shù)的 H? 范數(shù)作為指標(biāo),設(shè)計(jì)的反饋控制器在可能發(fā)生的最壞干擾下使系統(tǒng)穩(wěn)定并且相應(yīng)的 H? 范數(shù)指標(biāo)極小,同時(shí), Zames 還指出, LQG 的平方積分型優(yōu)化指標(biāo)不能保證基于狀態(tài)空間模型的LQG 設(shè)計(jì)方法的魯棒性。 Doyle et al. (1992)。 馮伯純等 (1995)。 此外,在不確定線性系統(tǒng)的分析和綜合中,基于 Riccati方程和 LMI 的方法取得了令人矚目的成果,很多方法和結(jié)論被推廣至線性時(shí)滯不確定系統(tǒng),例如,對于 H? 控制問題, Lee et al. (1994), Choi and Chung (1995), Kokame et al. (1998), Kim and Park (1999)等人的工作針對連續(xù)系統(tǒng),而 Guan et al. (1999), Mahmoud and Xie (2020)則針對離散系統(tǒng);俞立等 (1999),關(guān)新平等 (2020)針對系統(tǒng)無源控制問題的研究; Esfahani and Petersen (2020),鄭連偉等 (2020)用類似 Masubuchi et al. (1995)中的矩陣變量法研究了動態(tài)輸出控制器的設(shè)計(jì);蔣培剛 (2020)在現(xiàn)有的時(shí)滯無關(guān)方法基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列改進(jìn)工作,使得時(shí)滯無關(guān)方法趨于完善 和系統(tǒng)化,對時(shí)滯依賴方法也進(jìn)行了初步研究和介紹。 Lyapunov 方法的優(yōu)點(diǎn)在于:方法統(tǒng)一,最后都可以轉(zhuǎn)化為一個(gè) Riccati方程的解;處理范圍廣,不管是參數(shù)攝動還是時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng),都可以處理。尤其是 Riccati方程方法在線性不確定系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定問題研究中得到廣泛重視和應(yīng)用以后,很多學(xué)者又把它推廣到線性不確定時(shí)滯系統(tǒng)中來。顯然這對實(shí)際系統(tǒng)的滯后很小時(shí),這些結(jié)論是非常保守的。 因此,有些學(xué)者提出了時(shí)滯依賴的魯棒穩(wěn)定性分析和魯棒鎮(zhèn)定方法。 Lee et al. (2020)針對連續(xù)不確定時(shí)滯系統(tǒng),提出了基于 LMI 方法的時(shí)滯依賴穩(wěn)定性判據(jù)。然而,在采用該方法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性 等問題時(shí)也需要相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)和技巧,因?yàn)闃?gòu)造一個(gè)適當(dāng)?shù)?Lyapunov 泛函是很困難的,并無一般規(guī)律可循。然而,這些處理方法大多局限于單輸入單輸出系統(tǒng) (SISO)。 在研究多變量魯棒控制的過程中,先后出現(xiàn)了參數(shù)空間法、 Kharitonov型法、狀態(tài)空間法、 H? 控制法以及 ? 方法。 H? 設(shè)計(jì)方案雖然將魯棒性直接反映在設(shè)計(jì)指標(biāo)中,將不確定性反映在相應(yīng)的加權(quán)函數(shù)上,但它 “最壞情況 ”下的控制卻導(dǎo)致了不必要的保守性;另外, H? 優(yōu)化控制方法僅僅針對魯棒穩(wěn)定性而言,忽略了對魯棒性能的要求。因此,多變量魯棒反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法一直存在一個(gè)難題,就是不能夠在統(tǒng)一的框架下折衷處理性能指標(biāo)與魯棒穩(wěn)定性問題。從工程的角度看,在設(shè)計(jì)魯棒控制系統(tǒng)方面投入大量的精力是很有意義的工作,因?yàn)?任何一個(gè)在指定范圍內(nèi)引起系統(tǒng)性能下降的不確定參數(shù),系統(tǒng)都能起到調(diào)節(jié)作用。因此很容易把不確定無時(shí)滯系統(tǒng)的控制方法擴(kuò)展到不確定時(shí)滯系統(tǒng),應(yīng)用離散時(shí)間系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。因此,有必要針對離散不確定時(shí)滯系統(tǒng),研究符合自身特點(diǎn)和要求的控制器設(shè)計(jì)方法。時(shí)滯 ()dk 是一個(gè)時(shí)變序列滿足: 0 ( )d k h??,這里 h 、 ? 是常量且 ()k? 是 0hk? ? ? 的一個(gè)向量值初始條件序列。 五、 進(jìn)展情況 國內(nèi)外對離散系統(tǒng)的研究遠(yuǎn)不如連續(xù)系統(tǒng)那么廣泛,結(jié)果那么多,所以在文獻(xiàn)方面不如連續(xù)系統(tǒng)那么全面,因此,前面的研究主要集中在連續(xù)系統(tǒng)上,對于離散系統(tǒng)參考的大多都是近年來一些較 新的文獻(xiàn)。 雖然離散系統(tǒng)也有其自己的研究方法,但是由于很多連續(xù)系統(tǒng)的結(jié)果可以很容易的推廣到離散系統(tǒng)中去,目前對于離散系統(tǒng)的研究大多仍基于連續(xù)系 統(tǒng),因此對于連續(xù)系統(tǒng)的理解對于研究離散系統(tǒng)有著重要的