基于QFT的魯棒控制器組合設(shè)計法.pdf

1、隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，被控對象變得越來越復(fù)雜，其特征是對象的動態(tài)特性具有大的不確定性和強(qiáng)非線性性，而對這類控制系統(tǒng)的要求越來越高。工程中要求能夠為其設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單和適應(yīng)性強(qiáng)的魯棒控制器，以滿足高性能指標(biāo)要求。本論文旨在將定量反饋理論(QFT)方法及其它魯棒控制設(shè)計理論方法相結(jié)合，給出幾種新的基于QFT的魯棒控制器組合設(shè)計方法。
　　論文主要研究內(nèi)容為：
　　對QFT方法進(jìn)行了綜述；闡述了SISO線性系統(tǒng)的QFT設(shè)計理論基礎(chǔ)，和

2、MIMO及非線性系統(tǒng)的QFT設(shè)計方法。
　　研究了SISO QFT/μ魯棒控制器設(shè)計法，采用μ綜合法設(shè)計初始控制器，再應(yīng)用QFT對其進(jìn)行再設(shè)計，最終獲得滿足完整指標(biāo)要求的魯棒控制器。與μ綜合法相比，此算法很好地展示了QFT所具有的性能指標(biāo)“可視性”及設(shè)計不同頻段時所具有的“剪裁”特性。對F-16攻角控制器的設(shè)計證明了該算法的實(shí)用性和有效性。
　　研究了一種MIMO不確定系統(tǒng)魯棒控制器的QFT/μ混合設(shè)計法。對于帶有內(nèi)回路反饋

3、的控制結(jié)構(gòu)，通過矩陣分解，將n×n系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為n個SISO串級系統(tǒng)。內(nèi)回路控制器由μ綜合算法設(shè)計。外回路轉(zhuǎn)化為2DOF SISO的QFT設(shè)計問題，給出了相應(yīng)的設(shè)計算法。通過合理選擇內(nèi)回路加權(quán)函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外回路的折中設(shè)計。通過對具有強(qiáng)耦合的2×2系統(tǒng)的設(shè)計證明了算法的有效性。
　　針對具有不確定性的控制系統(tǒng)，研究了一種基于遺傳算法(GA)的QFT回路整形法。選取控制器結(jié)構(gòu)為零極點(diǎn)配置形式，根據(jù) QFT性能指標(biāo)要求，確定控制器參數(shù)

4、空間，應(yīng)用GA求出最優(yōu)控制器參數(shù)。再在Nichols圖上對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，獲得了較低階次的魯棒最優(yōu)控制器。對F-16攻角控制器的優(yōu)化設(shè)計證明了該算法的實(shí)用性和有效性。
　　研究了基于QFT的PID控制器設(shè)計法。對于理想并行PID控制器，針對靈敏度及穩(wěn)定裕度指標(biāo)得到了顯式的控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)，然后將PID轉(zhuǎn)換為積分加二階因子的形式，在QFT框架下對系統(tǒng)中頻特性進(jìn)行調(diào)整。最終采用QFT對系統(tǒng)高頻進(jìn)行設(shè)計，從而獲得滿足全部指標(biāo)要求的P