性能指标的类型非优化型指标优化型指标:一类极值型指标非优化型指标:(1)以渐近稳定作为性能指标---镇定问题(2)以一组期望的闭环极点作为性能指标---极点配置(3)以使一个多输入/多输出系统实现“一个输入只控制一个输出”作为性能指标---解耦问题(4)以使系统的输出无静差地跟踪一个外部信号(t)作为性能指标---跟踪问题
y 0y (t)
优化型性能指标:常取一个关于状态x和控制U的二次型积分函数:J(u()) = (~ (x' Qx + u' Ru)dt其中:R为正定常阵,O为正定常阵或正半定阵且(A,Q )为能观测对。选择合理的矩阵Q和R,综合目标::是确定一个控制u*(),使指标J(u*())为极小值。为最优控制,J(u*())u*()为最优性能
J (u ( )) x u R 0 ( ( )) ( ) T T J u x Qx u Ru dt Q u ( ) Q R 1 2 ( A , Q ) J (u ( )) u ( )
研究综合问题的思路综合问题可分解为两个性质不同的问题。(1)建立可综合条件给定的受控系统和指标,控制存在且实现综合的条件。(2)建立确定相应控制律(器)的算法表达形式确定满足要求的控制律
控制实现中的一些理论问题(1)状态反馈的构成问题状态常常不能观测,利用可测输入U和输出J来构造出不能测的状态X,称为状态重构--观测器设计。(2)系统模型的不准确和参数慢动问题模型不准确和参数摄动,按理想模型得到的控制器组成的控制系统中,是否产生达不到期望的性能指标或不稳定的问题
u y x
鲁棒控制:参数不确定或摄动出现在模型参数的一个邻域内时,系统仍能稳定地运行或保持期望的性能指标(3)对外部干扰的抑制问题扰动抑制问题(鲁棒控制)