反馈控制系统的分析与综合—互素分解方法

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没有控制系统就不可能有生产制造、运输工具、计算机、空调等,简言之,不可能有现代技术.控制系统就是让机器(广义上的含义而言)按预期要求运转的系统.多数控制系统依据的是反馈原理:将要控制的信号与理想参考信号比较,两者的差异用来产生控制作用.该文的目的是进一步研究反馈控制系统中存在的某些问题.反馈系统的设计总是伴随着反馈系统的特性的严格约束.该文导出了单变量和多变量反馈控制系统误差响应基于虚轴或接近于虚轴的开环系统的稳定零点,以及接近于虚轴的开环系统的稳定零点与稳定极点近似相消的时间域积分约束,这些积分约束是任何反馈控制系统均应满足的.这些约束给出了反馈系统固有折衷的新观点,进一步搞清了开环零点和极点对反馈系统性能的影响.开环系统接近于虚轴的稳定零点或接近于虚轴的稳定零点与稳定极点近似相消导致反馈控制系统的调节时间延长或者误差响应的无穷范数变大.对固定的调节时间,文中给出了误差的无穷范数下界的有效估计.此估计表明:开环系统接近于虚轴的稳定零点的绝对值变小或者接近于虚轴的稳定零点与稳定极点近似相消时,其误差的无穷范数的下界变大.该文同时指出开环系统接近于虚轴的稳定零点或接近于虚轴的稳定零点与稳定极点近似相消使得闭环系统抑制扰动的能力减弱.该文还用Fenchel共轭的一个结论,导出了连续单变量系统对固定输入的误差响应的某一目标函数的极大极小值问题的共轭形式.此共轭形式将原无穷维空间的问题转化为有限维空间带约束条件的极大值问题,从而便于用有限空间的理论加以研究.当目标函数取为某一特殊函数:如误差响应的范数,误差响应的最大值,以及误差响应的最小值等,可以得L<1>-最优控制,最大误差的最小化,超调量最小化等问题的共轭形式.从而为研究这些问题提供了一种思路.该文也用有限维空间的H<,∞>理论的标准互素分解因子,给出了严格正则的输入时滞无穷维系统的L<1>标准互素分解,用广义逆矩阵理论给出所考虑的问题的Bezout因子,并由此给出了计算L<1>-最优鲁棒镇定控制器的可行算法.
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