围内综合其控制率，使系统保持稳定性和性能鲁棒。因此近年来，鲁棒控制理论直是控制界热点问题之。研究不确定性系统鲁棒控制问题受到极大关注。基于这样广泛实际背景，从事不确定性系统鲁棒控制理论研究既有重要理论意义，又有着非常实际工程意义。本论文研究对象指是线性不确定性系统。不确定性系统鲁棒控制理论所研究问题包括系统鲁棒稳定性分析和鲁棒控制器设计两个方面。鲁棒稳定性分析是指当系统存在各种不确定性及外部干扰时，对系统稳定性和性能变化影响而鲁棒控制器设计是指采用什么控制结构和何种设计方法可保证控制系统鲁棒性。目前般将鲁棒控制研究方法分为两类类是以分析系统鲁棒性特别是系统稳定性为基础不确定性系统分析与设计，其中包括检验理论参数空间法结构奇异值理论判据等二是以种性能指标优化为设计依据控制理论，这其中当属控制理论。总而言之，综合近几十年来过内外,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文目录摘要第章绪论课题背景运动控制技术研究目与意义本课题研究理论背景国内外相关技术发展现状系统不确定性和鲁棒控制理论发展控制发展概况不确定线性系统描述控制系统容错方式及分析运动控制设计要求运动控制技术算法本文主要研究内容第章参数化引言基本原理参数化设计本章小结第章控制系统理论分析与设计引言构造及理论分析内部稳定性不变结构特点分析本章小结第章控制系统鲁棒性分析引言控制器设计原理哈尔滨工业大学理学硕士学位论文线性分式变换小增益定理控制器鲁棒性能参数最优设计本章小结第章控制方案探讨及仿真结果分析引言控制系统仿真控制系统在运动控制中应用及仿真本章小结结论参考文献攻读学位期间发表学术论文哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明致谢哈尔滨工业大学理学硕士学位论文第章绪论课题背景运动控制技术研究目与意义随着科技高速发展，信息电子制造业正朝着高运动精度高加速度高制造精度高可靠性方向发展。它核心技术是运动控制技术。而运动控制技术中个很重要部分是运动控制算法研究，也就是运动控制器设计。近年来，由于电子信息等高新技术快速发展，使得运动控制器产品有着广阔市场。目前，国际上有大约运动控制器产品应用在电子加工制造业，据有关部门统计，世界上运动控制器产品产值每年都以超过速度增长。年美国运动控制器产品市场年销售产值有亿人民币，全世界运动控制器产品销售产值有亿人民币。随着亚太地区知识经济快速发展，尤其是中国沿海地区在未来几年中势必要从劳动力密集型产业转换到高附加值信息电子等自动化产业上来，据估计，在未来几年里，中国沿海地区所需运动控制器产品市场将达到亿人民币，仅深圳地区就将有亿市场需求。同时，运动控制已经深入到应用领域各个方面中，例如，微电子加工设备光电子封装设备机器人及机电体化制造自动化系统数控系统和设备激光雕刻机等等，如图所示，它已经成为科技发展必不可少部分。本课题研究理论背景针对于目前大多数鲁棒控制理论都存在着无法将系统性能和鲁棒性同时兼顾缺点，本文提出了种新高性能鲁棒容错控制结构。其优点是在保证系统良好性能同时可以具有很强容错性能。即当系统不存在外界干扰和模型不确定性时，只有性能控制器起作用但当系统存在外界干扰或模型不确定性时，鲁棒控制器才开始发生作用。如果将这种控制方法应用到实践中，便可以克服传统反馈控制方法中性能与鲁棒性之间矛盾，使系统性能和鲁棒性更好。哈尔滨工业大学理学硕士学位论文图运动控制技术应用国内外相关技术发展现状系统不确定性和鲁棒控制理论发展所谓鲁棒控制,就是设计种控制器,使得当系统存在定程度参数不确定性及定限度未建模动态时,闭环系统仍能保持稳定,并保持定动态性能品质控制。建立在传递函数基础上经典反馈控制理论及建立在状态空间描述基础上现代控制理论存在个重大缺陷是要求知道被控对象精确数学模型。鉴于建模方法局限性及实际过程自身参数摄动现象存在,对象数学模型中不可避免地存在着各种形式不确定性。因此,获得被控对象精确数学模型难度很大。控制界针对不确定性对系统性能影响研究产生了鲁棒控制理论,并使其向深层次化实用化方向发展。控制系统中最关心是系统稳定性和性能。众所周知，不确定性会破坏哈尔滨工业大学理学硕士学位论文系统稳定性和性能，而不确定性在实际系统中又是不可避免，原因是实际系统由于建模误差以及系统工作环境变化都会带来不确定性。鲁棒控制就是试图描述被控对象不确定性，并在不确定性允许摄动范围内综合其控制率，使系统保持稳定性和性能鲁棒。因此近年来，鲁棒控制理论直是控制界热点问题之。研究不确定性系统鲁棒控制问题受到极大关注。基于这样广泛实际背景，从事不确定性系统鲁棒控制理论研究既有重要理论意义，又有着非常实际工程意义。本论文研究对象指是线性不确定性系统。不确定性系统鲁棒控制理论所研究问题包括系统鲁棒稳定性分析和鲁棒控制器设计两个方面。鲁棒稳定性分析是指当系统存在各种不确定性及外部干扰时，对系统稳定性和性能变化影响而鲁棒控制器设计是指采用什么控制结构和何种设计方法可保证控制系统鲁棒性。目前般将鲁棒控制研究方法分为两类类是以分析系统鲁棒性特别是系统稳定性为基础不确定性系统分析与设计，其中包括检验理论参数空间法结构奇异值理论判据等二是以种性能指标优化为设计依据控制理论，这其中当属控制理论。总而言之，综合近几十年来过内外哈尔滨工业大学理学硕士学位论文褚健等鲁棒控制理论与应用浙江大学出版社,郑大钟线性系统理论第版清华大学出版,王德进和优化控制理论哈尔滨工业大学出版社,申铁龙控制理论及应用清华大学出版社,多依尔等反馈控制理论幕春棣译清华大学出版社,王德进基于控制器参数化渐进跟踪与静态解耦信息与控制,王德进基于控制器参数化极点配置黑龙江大学自然科学学报,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文,唐光谱,郭庆鼎基于鲁棒控制器高精度快速同步进给技术应用研究电机与控制学报,国内图书分类号国际图书分类号理学硕士学位论文控制算法及其在运动控制系统中应用与研究硕士研究生孔莉莉导师王昕副教授申请学位理学硕士学科专业应用数学所在单位深圳研究生院答辩日期年月授予学位单位哈尔滨工业大学,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要在很多工业应用领域中，尤其是价格昂贵工业设备，当出现些系统误差或外界干扰时使该设备仍然能够保持良好性能是至关重要。因此，在控制上使用反馈控制最根本目就是当出现外部干扰和模型不确定时，系统仍然能够获得理想性能。众所周知，在标准反馈控制结构中，系统性能和鲁棒性之间存在着内在本质矛盾。换句话说，我们必须在所需性能和抗干扰鲁棒性之间进行权衡。在过去二十多年中，控制控制分析等鲁棒控制方法得到了广泛发展，但遗憾是，使用这些方法进行鲁棒控制器设计都是以损失性能为代价。其实不难理解，大多数鲁棒控制设计技术都是以最坏假设为前提而设计，但往往在具体控制系统中，这种最坏情况几乎不会发生。本文介绍了种新高性能鲁棒容错反馈控制结构。它是在参数法基础上进行重新构造得到。其结构包括两部分性能控制部分和鲁棒性控制部分。它工作原理是当没有外界干扰和模型误差时，系统仅由性能控制器控制而当系统存在模型不确定或外界干扰时，鲁棒控制器才开始发生作用。这样就克服了传统反馈结构中性能与鲁棒性之间矛盾。本文研究内容包括以下几部分详细讨论参数法，为控制结构提供必要理论基础。以参数控制法为基础得到控制结构。使用鲁棒控制理论工具，对控制结构进行理论证明和推导。并对部分结果进行仿真。将控制结构应用于运动控制中，仿真结果说明了其有效性和合理性。最后本文在总结现有研究成果基础上，提出了下步即将开展研究工作。关键词容错控制设计鲁棒控制运动控制速度环路哈尔滨工业大学理学硕士学位论文,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文目录摘要第章绪论课题背景运动控制技术研究目与意义本课题研究理论背景国内外相关技术发展现状系统不确定性和鲁棒控制理论发展控制发展概况不确定线性系统描述控制系统容错方式及分析运动控制设计要求运动控制技术算法本文主要研究内容第章参数化引言基本原理参数化设计本章小结第章控制系统理论分析与设计引言构造及理论分析内部稳定性不变结构特点分析本章小结第章控制系统鲁棒性分析引言控制器设计原理哈尔滨工业大学理学硕士学位论文线性分式变换小增益定理控制器鲁棒性能参数最优设计本章小结第章控制方案探讨及仿真结果分析引言控制系统仿真控制系统在运动控制中应用及仿真本章小结结论参考文献攻读学位期间发表学术论文哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明致谢哈尔滨工业大学理学硕士学位论文第章绪论课题背景运动控制技术研究目与意义随着科技高速发展，信息电子制造业正朝着高运动精度高加速度高制造精度高可靠性方向发展。它核心技术是运动控制技术。而运动控制技术中个很重要部分是运动控制算法研究，也就是运动控制器设计。近年来，由于电子信息等高新技术快速发展，使得运动控制器产品有着广阔市场。目前，国际上有大约运动控制器产品应用在电子加工制造业，据有关部门统计，世界上运动控制器产品产值每年都以超过速度增长。年美国运动控制器产品市场年销售产值有亿人民币，全世界运动控制器产品销售产值有亿人民币。随着亚太地区知识经济快速发展，尤其是中国沿海地区在未来几年中势必要从劳动力密集型产业转换到高附加值信息电子等自动化产业上来，据估计，在未来几年里，中国沿海地区所需运动控制器产品市场将达到亿人民币，仅深圳地区就将有亿市场需求。同时，运动控制已经深入到应用领域各个方面中，例如，微电子加工设备光电子封装设备机器人及机电体化制造自动化系统数控系统和设备激光雕刻机等等，如图所示，它已经成为科技发展必不可少部分。本课题研究理论背景针对于目前大多数鲁棒控制理论都存在着无法将系统性能和鲁棒性同时兼顾缺点，本文提出了种新高性能鲁棒容错控制结构