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一控制系统的一种新型设计方法
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擅要本文针对当前控制系统设计中存在的一些问题,引出一种颠型的设计方法——一最

方法仍需进一步研究的问题和实际工程化的可行性,晟后笔者对这种新的方法在船舶控制系统巾
的应用提出了一点粗浅看法。
主矗词设计方法鲁棒性控制系统怕
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设计方法的发展和由来
控制系统的最优设计方法是本世纪年代才出现的一种新的设计方法。虽然它仍然
处于继续研究和发展阶段,但它已经显示出一系列的优越性,因而成为当前控制系统设计的一
个前沿课题。
由于各种复杂的因素,控制系统本身存在着不明确性,这些不明确性包括系统数学模型本
身的不确定性和外界干扰的不确定性。控制系统设计的主要任务之一是克服各种不确定性对
系统性能的不良影响。设计反馈控制器是克服这些不确定性影响而使系统达到要求性能的主
要方法。自本世纪年代提出反馈系统的设计以来,这种设计方法已经历了几个发展阶段。
年代建立的基于系统鹱率响应的图和图的单变量鹱率域设计方法经典
控制方法,利用增益和相位裕度的概念研究反馈系统,设计出的系统能满足性能要求,并且有
一定的鲁棒稳定性。应用这种设计方法,设计者可以在一定程度上设计出具有要求开环频率响
应形状的系统。因为具有充分大的增益和相位裕度,当受到相对来说比较大的对象模型摄动
时,足以保证系统稳定。同时通过在低频采用高增益,以达到抑制干扰的目的,因此用经典方法
设计的反馈系统本质上是鲁棒的。由于方法直观和便于应用,并且能适应一定程度的不确定
性,因而为广大工程技术人员所乐于接受,直到今天,它仍然被用来解决许多实际的单变量控
制问题,但不足之外是它无法直接应用于多变量系统。
随着状态空间理论的发展,年代出现了以思想为基础的、最优调节和
滤波为中心的线性二次型高斯最优设计方法。方法能应用于多变量控制系统。在
外干扰信号能表示成白噪声模型而且被控对象的数学模型精确时,它是一种很理想的设计方
法,在许多实际控制工程中,特别是在航空、航海技术领域, 方法的应用确实是相当成功

号限定为白噪声过程,当然也易将其扩展为非白噪声的情况,但只有在所施加的干扰具有预
先给定的统计特性时才能保证最优性。然而在实际问题中,干扰的统计特性确定而且已知的情
况是很少的,而且通常在同一控制系统中还施加有各种干扰。具体地说,在某一运行条件下干
扰可能是突变的,而在另一条件下干扰又可能是缓变的漂移,那么这时用仅对固定干扰才能保
证最优性的设计显然是不现实的。此外, 方法需要精喃的数学模型,如果系统的数
。这是它比经典控制的方法
逊色的地方,这就引起人们重新考虑对经典控制方法的进一步研究与发掘
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年代中期,一批英国学者试图把和等经典控制方法推广到多变量控制系
统的设计,其中较为成功的有:的逆阵列法、的序列回差法和
的特征轨迹法。虽然这些方法都曾