在自动化控制领域，线性变参数系统（LPV）和增益调度控制技术是两个极为重要的概念。增益调度技术能够对系统的非线性特性进行处理，通过在不同工作点设计合适的线性控制器，实现对非线性系统的有效控制。但传统增益调度方法存在设计复杂、难以实现和在线调整等问题。针对这一问题，本论文提出了基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计方法。
线性变参数系统是指系统参数随时间变化的动态系统。在工业控制中，由于环境参数、负载变化等因素，许多系统可以被视为LPV系统。相对于传统的线性时不变系统，LPV系统在理论上可以更加精确地描述复杂系统的动态行为。LPV系统的关键在于系统的参数是变化的，并且参数的变化在某些预设的范围内。例如，化工过程中的反应器，其温度、压力、流量等参数会随着操作条件的变化而变化。
增益调度技术是在理论界和工程界广泛采用的一种技术。其核心思想在于，通过设计一组局部控制器，并根据系统的实时工作点选取合适的控制器进行切换。该技术在许多领域如航空航天、汽车工业、化工等中得到了广泛应用。然而，传统的增益调度设计方法过于复杂，不仅涉及多个线性子任务的设计，还需要进行复杂的在线调整。
为了解决这些实际问题，本文提出了一种新的设计方法，即基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计。该方法主要利用了回路成形技术，通过构造合适的补偿器函数，使得被控对象的奇异值具有期望的形状，从而保证被控对象的性能要求得到满足。这一过程中，被控对象的性能要求转化为对控制系统的期望性能指标。
接下来，设计者会借助小增益定理来设计鲁棒控制器。小增益定理是现代控制理论中的一个重要结论，它允许我们在已知系统内部稳定性和外部性能指标的情况下，构造出满足性能要求的控制器。这一理论能够给出控制器设计的数学保证，使得闭环系统不仅结构简单，还具有良好的鲁棒性。
在设计过程中，所提出的控制器会采用线性分式变换（LFT）来实现。LFT是一种分析和设计线性系统的方法，它通过参数依赖的框架提供了一种方便的方式来处理复杂系统的分析问题。在所提出的增益调度控制系统结构中，LPV系统模型被表示为参数矢量θ的有界函数，而控制器则根据调度变量θ来调整控制律，以确保闭环系统满足最优性能准则。
文章中，作者还指出目前基于LPV系统的增益调度控制器设计主要有两种方法：一种是基于LFT的小增益算法，另一种是基于李雅普诺夫方法的设计。但这些方法在实际应用中存在控制结构复杂，设计过程繁琐的问题。因此，本文所提出的基于回路成形的鲁棒增益调度控制方法，不仅简化了设计过程，还能提升控制器的鲁棒性，使得控制器更容易被工程设计人员掌握和应用。
论文通过一个化工过程的例子，验证了所提出方法的有效性。在化工过程中，由于化学反应的复杂性，涉及的参数众多，传统的控制方法往往难以满足要求。而通过本文提出的基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计方法，可以在保持系统稳定性的同时，保证系统的性能和鲁棒性。
本文所提出的基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计方法，不仅解决传统增益调度设计中存在的复杂性问题，还提供了一种简单易行的增益调度控制结构，为工程实践提供了有效的控制策略。该方法对于推进LPV系统的增益调度控制技术的研究和应用具有重要意义。
