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线性矩阵不等式（LMI）理论是近年来控制领域中研究许多不同方面问题的有力工具，系统辨识、模型验证以及控制器分析与综合等问题都可以转化为对LMI问题的求解。本文以水下自主航行器为研究对象，基于LMI理论研究鲁棒辨识、面向鲁棒控制的模型验证以及不确定性系统的鲁棒控制器设计等问题，主要研究工作有： 1．研究了基于凸优化的鲁棒辨识与模型验证方法，讨论基于时/频混合数据的鲁棒辨识问题以及基于时/频混合数据的不确定模型的有效性验证问题，并给出相关问题的凸优化算法。 2．研究基于LMI域的鲁棒极点配置问题，从LMI域的定义与性质着手，研究了定义在任意LMI域中的鲁棒稳定和二次D稳定问题以及系统中存在参数不确定性时将极点配置到LMI域的鲁棒控制器设计问题。 3．研究在极点配置约束情况下的混合H2/H∞控制器设计问题，推导了不同性能指标情形下的状态反馈、输出反馈控制器设计问题转化为LMI问题的具体算法。 4．以某型水下自主航行器纵向运动方程为应用对象，分别设计状态反馈以及输出反馈鲁棒控制器，并通过计算机仿真验证理论与算法的正确性，检验控制器的各项性能。