赵一瑾

(北京航空航天大学 无人驾驶飞行器设计研究所, 北京 100191)



基于H∞方法的控制系统作动器最优控制仿真研究

赵一瑾

(北京航空航天大学 无人驾驶飞行器设计研究所, 北京 100191)

摘要:在设计控制系统模型时,首先引入了有限差分法(FDM)离散化后的波动方程,然后基于H∞最优控制原理,检查闭环控制系统的稳定性和可探测性,对控制系统传感器和作动器的位置进行优化配置。通过计算闭环反馈系统的范数,最终得到了控制系统的最优控制算法。仿真结果表明,利用波动方程来优化控制系统传感器和作动器位置的算法是可行的,可广泛应用于飞控系统的设计中。

关键词:传感器和作动器; 有限差分法; H∞最优控制

0引言

现代控制领域中最重要的内容之一就是寻找传感器和作动器的最优位置,以获得更好的控制结果。传感器的不当放置,可能会导致其精度降低,影响控制效果。

自20世纪七八十年代起,人们开始了对控制系统和显示系统中传感器和作动器位置的研究。1973年,文献[1]提出通过检测系统的可观测性确定传感器的优化配置。之后,研究者们开始关注于在传感器位置最优问题上如何减少估计误差[2]。文献[3]通过对线性偏微分方程(PDE)模型的控制器进行可控性测量,来得到最佳的作动器的位置。后来文献[4]将遗传算法引入到优化控制器增益和作动器位置研究中。对于非线性控制系统,Lou等[5]尝试用K-S方程的高阶离散来计算。尽管这些前期的方法和研究取得了一定的进展,但在鲁棒性方面均存在不足。……