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Robust Control Theory and Applications鲁棒控制理论与应用 陈云 副教授 / 薛安克教授 杭州电子科技大学 第二教学科研楼 南楼 506 Tel:506 Email: cloudscy@hdu.edu.cn 不确定的科学与不确定的世界(1) [美]H.N. Pollack. 不确定的科学与不确定的世界. 上海世纪出版集团, 2005 科学的不确定性令许多人困惑，为什么科学永远无法回答以下引人注目的重大问题： ? 为什么我们不能预测地震的发生？ ? 应该采取什么措施应对口蹄疫或疯牛病的爆发？ ? 全球经济复苏了吗？ ? 利比亚危机何时结束？（朝鲜核问题将走向何方？） ? 国际原油/国内油价会涨到多少？ 不确定的科学与不确定的世界(2) 科学不确定性一直受到自然科学家、工程师、社会学家、医学研究者和哲学家的关注。当然，不确定性并不局限于科学世界。也是日常生活常见的事实，我们经常会以多种方式面对不确定性： ? 今天会下雨吗？ ? 股票会下跌吗？ ? 房价会下跌吗？何时开始跌？会跌多少？ 不确定性总是伴随我们，它绝不可能从我们的生活中完全消除。因为不确定性永远不会消失，对于未来的决定总是在缺乏确定性的情况下做出的。 科学充满着不确定性。人们热爱科学，他们只是不理解它。 不确定的科学与不确定的世界(3) 我们如果以确定开始，就会以疑惑结束，如果以疑惑开始，并且耐心地解决疑惑，就会以确定结束。 —弗朗西斯·培根 看到玻璃杯半满的人也将是变化的成功人士。他们会看到填满杯子的机会。不确定性会激励他们而不是吓到他们，他们是通过创造未来而预测未来的人。 —亨利·波拉克 本课程的目标 了解鲁棒控制研究的基本问题 掌握鲁棒控制的基础知识和基本概念 明确鲁棒控制问题及其形式化描述 掌握几种鲁棒稳定性分析与设计方法 掌握基于状态空间的H∞控制理论 了解鲁棒控制系统的μ分析与μ综合方法* 初步了解非线性系统鲁棒控制方法* 课程基础及参考书 课程基础 ? 自动控制原理、线性系统理论 参考书 ? 薛安克. 鲁棒最优控制理论与应用. 科学出版社, 2008（推荐） ? Doyle JC, Francis F, Tannenbaum A. Feedback Control Theory. Macmillan , 1990 ? Zhou K, Doyle JC, Glover K. Robust Optimal Control, Prentice Hall, 1996. (鲁棒最优控制. 国防工业出版社, 2002) ? 俞立. 鲁棒控制—线性矩阵不等式处理方法. 清华大学出版社, 2003 ?贾英民. 鲁棒H∞控制. 科学出版社, 2007 ? 苏宏业 等. 鲁棒控制基础理论. 科学出版社, 2010 本课程的主要内容 第一讲——鲁棒控制研究的基本问题 第二讲——数学基础 第三讲——基本概念 第四讲——不确定性和鲁棒性频域分析基础 第五讲——鲁棒控制理论 第六讲——状态空间H∞控制、鲁棒H∞控制 第七讲——鲁棒控制系统的μ分析与μ综合* 第八讲——非线性系统鲁棒控制* 第一讲 鲁棒控制的基本问题 控制理论与控制工程的发展 反馈控制理论的发展阶段 经典控制(Classical Control)： 1930’s--1950’s, Bode, Nyquist, Wiener, Nichols, … ? 频域法，传递函数，PID控制 现代控制(Modern Control)：1960’s--1970’s, Pontryagin, Bellman, Kalman, … ? 时域法, 状态空间模型, 能控能观概念, LQG控制 后现代控制(Postmodern Control)：1980’s--, Zames, Doyle, Zhou Kemin, 黄琳, … ? 频域法+时域法，传递函数+状态空间模型 鲁棒控制理论、自适应控制、非线性控制、模糊控制、智能控制、大系统控制，等 鲁棒控制的起源 鲁棒控制（Robust Control）这个术语在控制理论的文献中最早出现在1970年代。 但是，早在1920~1930年代，在反馈系统的稳定性问题得以解决之前，就曾探讨过鲁棒控制问题。 1930年代发展起来的经典控制理论（频域法）在一定程度上能方便处理单变量控制系统的鲁棒性，尤