鲁棒控制理论(一)LMI矩阵不等式

1 不确定系统描述[1][2]

鲁棒H∞控制标准模型

[公式]

[公式] 是适当维数矩阵,没有选择的标准,需要根据实际情况,大量试验选取。
[公式] 为增广控制对象;
[公式] 是控制器; 
[公式] 是控制输入;
[公式] 是被测量输出或对象输出( u和y分别是系统传递函数或者状态空间里的输入和输出); 
[公式] 是外部输入或参考输入,如:扰动、噪声; 
[公式] 是被控制的输出,是系统评价信号;

2 Schur补性质

给定的对称矩阵

[公式]

[公式]  [公式] 维德,以下三个条件是等价的:

(1) [公式] 负定

(2) [公式]

(3) [公式]

例如二次型矩阵不等式

[公式]

可以转换为一个等价的矩阵不等式

[公式]

3 系统范数

  • 系统的 [公式] 范数对应Bode图中幅值曲线的峰值|G(jw)|,Bode图增益最大值,离原点最大的距离 。
  • 系统的 [公式] 范数对应Bode图中幅值曲线下方的面积。
  • Bode图横坐标: [公式]

4 状态反馈 [公式] 控制

5 输出反馈[公式] 控制器设计过程

(1)输出反馈是采用输出矢量y构成线性反馈律。

[公式]

控制器K是动态输出反馈补偿器,其状态空间实现为

[公式]

上图所示的闭环系统由w到z的闭环传递函数矩阵为

[公式]

(2)假定:

  • [公式] 是能稳能观的;
  • [公式]

那么

参考

  1. ^俞立.鲁棒控制——线性矩阵不等式处理方法[M].清华大学出版社:北京,2002:1-end.
  2. ^吴敏.鲁棒控制理论[M].高等教育出版社:北京,2010:1-end.