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研究生: 李穎豪
Li, Ieng-Hau
論文名稱: μ-H∞控制器之綜合設計與性能研究
A Study on Composite Design and Performance Achievement of μ-H∞ Controller
指導教授: 黃正能
Hwang, Cheng-Neng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 迴路整型H∞控制器目標迴路結構化不確定μ-H∞控制器迴路函數回復
外文關鍵詞: target loop, structured uncertainties, loop-shaped, loop transfer recovery
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  •   在本篇研究中,本文針對具有結構化不確定的多輸入多輸出線性非時變系統,設計μ-H∞控制器,讓系統足以應付非結構化及結構化的不確定項。為了使μ-H∞控制器可達預定之性能規格,本文發展了一套 μ-H∞/LTR的設計程序,透過設定之權重函數,使系統的靈敏度矩陣、互補靈敏度矩陣及控制能量矩陣之奇異值具有良好的形狀,以達到預設系統性能之設定;使閉迴路系統擁有良好的強健性、追蹤性能及排除雜訊的能力,本研究使用 H∞/LTR的設計概念來推導μ-H∞/LTR理論。並使用能排除正交性假設之H∞控制器,使所設計的控制器更能廣泛地應用在各種系統上。接著,利用H∞控制理論來壓縮µ值,以快速求得μ-H∞控制器,最後,對於系統之狀態迴授作迴路整型,並對系統之輸出迴授作迴路函數回復,透過一連串的設計步驟使得輸出迴授控制器回復到設定的目標迴路,使系統的性能可以滿足預設的設計規格,以達到性能強健的目的。電腦模擬結果顯示,本文所設計之μ-H∞/LTR控制器,確定能在具有不確定之系統中,達到預設之系統性能。

      This research focuses on designing an μ-H∞ controller for multi-input multi-output linear time-invariant systems with structured or unstructured uncertainties. In order to achieve the prescribed performance specifications of a system, the loop transfer recovery (LTR) technique is used and then the μ-H∞/LTR design methodology is developed in this research. By adjusting the weighting matrices of the control problem, the sensitivity, complementary and the power-transfer function matrices of the system can be shaped well so that the system performance may easily achieved under the presence of uncertainties or disturbances. To meet the prescribed specifications, the singular value plot of the open loop transfer function matrix is loop-shaped to match the target loop so as to achieve the desired performance and then the LTR technique is used to ensure that the performances are able to be guaranteed for the output-feedback cases. Computer simulation results recall that the system performance can be achieved by using the proposed μ-H∞/LTR control methodology even in the presence of system uncertainties and disturbances.

    中文摘要…………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………Ⅱ 誌謝………………………………………………………………Ⅲ 目錄………………………………………………………………Ⅳ 圖目錄……………………………………………………………Ⅴ 符號表……………………………………………………………Ⅵ 第一章 緒論………………………………………………………1 1.1 研究動機…………………………………………………1 1.2 文獻回顧…………………………………………………2 1.3 本文架構…………………………………………………3 第二章 H∞控制器的設計…………………………………………5 2.1 H∞控制理論概念…………………………………………5 2.2 範數……………………………………………………………6 2.2.1 定義…………………………………………………………6 2.2.2 用範數量度訊號及系統的大小……………………………6 2.2.3 由轉移函數定義範數………………………………………7 2.3 H∞控制問題…………………………………………………8 2.3.1 一般化控制問題……………………………………………8 2.3.2 廣義的控制問題……………………………………………11 2.4 H∞控制器的設計……………………………………………14 2.4.1H∞狀態迴授控制器的設計…………………………………14 2.4.2H∞輸出迴授控制器的設計…………………………………17 第三章μ- H∞ 控制器設計………………………………………18 3.1 系統的不確定性………………………………………………18 3.2 μ合成控制器設計……………………………………………21 3.2.1 線性分式轉換………………………………………………22 3.2.2 結構化擾動…………………………………………………25 3.2.3 結構化奇異值………………………………………………28 3.2.4 μ邊界………………………………………………………31 3.2.5 使用 疊代法的µ設計………………………………………34 3.3 μ- H∞ 控制器設計…………………………………………36 3.3.1擴增矩陣與上邊界設計………………………………… 36 3.3.2 結構不確定性 分析……………………………………39 3.3.3 流程整理…………………………………………………40 第四章 μ- H∞/LTR設計技術……………………………………44 4.1 奇異值整型……………………………………………………44 4.2 迴路整型的限制條件…………………………………………52 4.3 μ-H∞/LTR之設計……………………………………………54 4.3.1 迴路函數回復……………………………………………55 4.3.2 μ-H∞/LTR的設計………………………………………55 4.4 μ- H∞/LTR之設計…………………………………………60 4.5 μ- H∞/LTR設計流程………………………………………67 第五章 電腦模擬 …………………………………………………73 第六章 結論 ………………………………………………………86 參考文獻……………………………………………………………88

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    下載圖示 校內:2005-07-14公開
    校外:2005-07-14公開
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