Робастное управление динамическими объектами

6. Методы решения проблемы Н∞ оптимизации

Для решения проблемы Н оптимизации используются методы синтеза Н регуляторов, методы μ-анализа замкнутых систем и метод линейных матричных неравенств (Linear Matrix Inequalities ‒ LMI):

2-Риккати (2-Riccati) алгоритм синтеза Н регуляторов [29]. Алгоритм основан на решении двух алгебраических уравнений Риккати: оптимального управления и оптимальной фильтрации. При этом центральный регулятор разделяется на идентификатор состояния (наблюдатель) и на статическую обратную связь по оценке состояния наблюдаемого объекта. Наблюдатель отличается от фильтра Калмана [30] тем, что имеется дополнительный член для обеспечения компенсации действия наихудшего возмущения, а коэффициент усиления ошибки наблюдения вычисляется нелинейным способом по решениям уравнений Риккати.

Синтез регулятора на основании нормализованной взаимно-простой факторизации модели объекта с последующим формированием желаемой частотной характеристики разомкнутого контура управления (loop shaping) [8, 13]. Для формирования частотных свойств объекта применяются входной и выходной компенсаторы (весовые функции), а финальный регулятор представляет собой произведение передаточных функций компенсаторов и синтезированного Н регулятора.

μ-анализ (μ-analysis) [2–4, 30], позволяющий оценить и сравнить запасы робастной устойчивости и робастное качество управления замкнутых систем с различными регуляторами в присутствии параметрических возмущений и немоделируемой динамики объекта. Величина µ является структурным сингулярным числом матрицы, которое обратно пропорционально величине многомерного запаса робастной устойчивости систем с обратной связью, введенного М. Сафоновым [31, 32].

Метод LMI, дающий возможность сформулировать задачу робастного Н управления в терминах системы LMI, решение которой приводит к нахождению робастного регулятора [19–22].