魯棒控制與最優控制有什麼關係?

時間 2021-06-03 04:24:25

1樓:隔壁uncle wang

個人認為最優控制的範疇可能比較廣,所謂最優即是用最優化的思想去進行控制器的設計或者是控制引數的整定。即在某種固定控制結構或者是一定約束情況下求解滿足目標函式(能量)最小的一種控制引數整定思想。說白了就是通過優化的方法找出符合設計要求的控制器(引數)。

魯棒控制則是主要建立在H無窮範數(有時也包括H2,L1等範數),考慮模型不確定性下系統穩定性和效能的一種系統分析與控制器設計方法。魯棒控制的主要關注點是閉環系統的魯棒穩定性(robust stability),與魯棒性(robust performance),前者主要依賴於小增益定理,而後者可通過互質分解,結構奇異值mu等方法進行解析(取決於不確定性的形式)。早期的魯棒控制(周克敏,Doyle)等教授採用DGKF,DK迭代法來整定引數,近年來apkarian則採用非光滑優化演算法求解H無窮範數的優化問題。

總得來說,最優控制是一種控制器引數如何整定的思想。而魯棒控制是一種考慮不確定性的系統分析思想,也包含了一系列控制器設計(控制引數整定)演算法。而大多數魯棒控制的引數整定的方法都是通過最優控制的思想去實現的(即通過某種優化理論去獲得控制器引數,魯棒裡主要用的是H無窮範數優化)。

魯棒與最優控制二者有重疊部分,但並非僅僅是包含與被包含的關係。

此外,從工程實踐的角度出發,真正的「最優」控制實際上是不存在的,所有的最優化理論都是基於乙個既定的目標函式,一堆約束以及有效的搜尋空間(這個也可以認為是無限,但是物理可實現的肯定是有限的),即便求得了數學意義上的最優解,但是對於實際而言,不一定就是最優的,因為實際問題是無法100%完美地通過數學方法去描述的。舉個例子,針對簡單的pid控制器,你完全可以用H無窮方法優化出一套最優引數,也可以通過別的方法甚至可以手動除錯,至於哪種方法調出來的引數最好,永遠也沒有絕對的答案。工程問題永遠都是在各類指標中trade off,沒有最優,只有更優。

2樓:新世紀碼農戰士

總結補充樓上 @Max Wen 的回答。

魯棒控制關心的是在存在不確定條件下(上界)控制器的處理效能,最優控制關注的是在系統的某類指標能夠達到最優,從數學角度講魯棒控制應該是最優控制的一種特例(模型有界,效能指標為h2或者h無窮)。當然狹義的最優控制更多是關心最短時間和燃料最省。這個需要分清楚。

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