本篇研究论文探讨了具有正实不确定性和负虚不确定性系统鲁棒性能综合的问题。文章针对传统的鲁棒性能设计方法主要基于不确定性增益信息进行了分析,指出这种方法对于由相位信息表征的不确定性不适用。为了解决这一问题,文章提出了一种基于系统频域输入输出关系的方法,这种方法能够获得更少保守且数值上可处理的鲁棒性能综合解决方案。
鲁棒控制作为一种处理系统不确定性的有效工具,在过去三十年间已经得到了理论和应用上的广泛研究。现有的方法可以依据不确定性的属性进行分类。例如,当系统的不确定性由增益边界表征时,著名的小增益方法(如μ合成和H∞控制)能够被应用于解决鲁棒性能综合问题。本文的研究扩展到相位信息表征的不确定性,尤其关注于正实和负虚不确定性系统。
文章的主要贡献在于发展了一种新的鲁棒性能综合方法,适用于包括正实不确定性和负虚不确定性在内的更广泛的不确定性系统。这一方法的核心在于使用系统的频域输入输出关系,从而为鲁棒性能综合问题提供了一个较少保守且在数值上可行的解决方案。
为了验证所提出方法的有效性,文章详细研究了硬盘驱动器磁头定位控制的案例。通过对比研究和结果展示,文章证明了所提方法相较于现有方法能够达到更高的鲁棒性能。此外,文章中提到的S-过程(S-procedure)是一种在鲁棒控制领域常用的数学工具,用于构建和解决不确定性的鲁棒性问题,特别是涉及到不确定参数的二次形式问题。
文章内容涉及的关键技术点和概念包括:
1. 鲁棒性能综合:是指在存在系统不确定性的情况下,设计控制器以确保系统性能指标满足预定要求的技术。
2. 正实不确定性:是指系统的不确定性可以通过系统的传递函数矩阵的正实性进行表征。
3. 负虚不确定性:是指系统不确定性的特征与系统的频率响应的负虚性有关。
4. 频域输入输出关系:指系统在频域中输入信号与输出信号之间的关系,通常以传递函数的形式表达。
5. μ-综合和H∞控制:μ-综合是一种频域方法,用于处理具有结构化不确定性的线性时不变系统的鲁棒稳定性问题。H∞控制是基于系统的H∞范数,设计鲁棒控制器以使闭环系统对所有允许的不确定性都保持稳定并满足性能要求。
6. S-过程:一种数学技术,用于解决优化问题中与不确定性有关的二次形式的不等式约束问题。
7. 硬盘驱动器磁头定位控制:一个应用案例,涉及到利用鲁棒性能综合方法解决硬盘驱动器中磁头精确定位的问题,提高读写性能和可靠性。
本篇论文不仅为学术界提供了一种新的理论工具,而且对于工程实践具有潜在的参考价值,特别是在需要精确控制的工业应用领域,如磁盘驱动器制造、精密仪器制造和自动控制等。通过将鲁棒控制的理论与频域方法相结合,本研究为处理更复杂的不确定性提供了新的思路和方法。