控制系统的鲁棒性是指系统在不确定性的扰动下,具有保持某种性能不变的能力。如果对象的不确定性可用一个集合P描述,考察控制系统的某些性能指标,如稳定性、品质指标等,设计一个控制器,如果该控制器对对象集合中的每个对象都能满足给定的性能指标,则称该控制器对此性能指标(特性)是鲁棒的。因此,在谈到鲁棒性时,必须要求有一个控制器,有一个对象集合和某些系统性能。
无论采取何种设计思路,控制器都是依据描述过程的动态特性的信息来设计的。这些信息(即模型)可能是一组
偏微分方程,也可能仅仅是现场测得的过程增益和过渡时间,这些信息的准确性不同,但都不能准确描述过程。另外,过程本身的特性也随时间而变化,模型通常捕捉不到这些变化。因此,控制系统应当被设计得对这种模型不确定性不敏感,也就是说,控制系统应具有
鲁棒性。
一个是主动式(active)适应技术,即通常称的
自适应控制系统设计技术。它应用辨识方法不断了解系统的不确定性,并在此基础上调整控制器的结构与参数,从而使系统满足性能指标要求。
另一种是被动式(passive)适应技术,即一般称的鲁棒控制设计技术。对具有不确定性的系统设计一个控制器,使系统在不确定性范围内工作时,满足系统的设计性能指标要求。
很显然,控制系统的鲁棒性贯穿着稳定性、渐近调节和动态特性这三个方面的内容,即分别有鲁棒稳定性、鲁棒渐近调节和鲁棒动态特性,其中鲁棒渐近调节和鲁棒动态特性反映了控制系统的鲁棒性能要求。
(1)鲁棒稳定性是指在一组不确定性的作用下仍然能够保证
反馈控制系统的稳定性。