表 6.1 参数的取值及对应的设计目标
obj Corresponding Design
[0 0 0 0]
[0 0 1 0]
[0 0 0 1]
[g 0 0 1]
[0 h 1 0]
[0 0 a b]
pole placement only
H∞-optimal design
H2-optimal design
minimize
22
T subject to gT <
∞∞
minimize
∞∞
T subject to hT <
22
minimize
2
22
2
TbTa +
∞∞
region确定了所考虑的 LMI区域,它的默认区域是左半开复平面。可以使用命令
lmireg 来产生所要的区域 region,如果知道刻画所考虑的 LMI 区域的矩阵 L 和
M,则也可以通过输入 region = [L, M]来直接确定 region;
tol是描述精度的指标,默认即可。
在输出中,gopt和 h2opt分别是闭环系统的 H∞ 和 H2性能指标,K是所求的状态反馈
增益矩阵,Pcl是从w到 TT2
T
1 ][ zz 的闭环传递函数,X是 Lyapunov矩阵。
在 LMI工具箱中提供了一个示例来说明本节提出的方法。只要在 MATLAB命令窗口
中输入 sateldem就可以浏览这个例子。
6.3 鲁棒 D-稳定性分析
前面讨论了对一个给定的 LMI 区域 D,线性时不变系统的 D-稳定性分析和状态反馈
D-稳定化控制器的设计问题。由于实际系统中不可避免地存在不确定性,因此有必要研究
不确定系统的鲁棒 D-稳定性分析和综合问题。
考虑不确定线性系统
)(])([
)()()(
1 t
tt
xCDIBA
xAx
∆∆−+=
∆=
−
.
(6.3.1)
其中:
nt R∈)(x 是系统的状态向量, nn×∈RA 是系统的名义状态矩阵,即忽略了参数不确
定性后的系统状态矩阵,∆是不确定矩阵,反映了系统模型中的参数摄动和不确定性。一
般我们并不知道矩阵∆的精确取值,但知道其在某个已知的范围中取值或变化。对所有在
这个范围中的值,我们称其是不确定矩阵∆的允许值。
考虑由特征函数
T++=)( MML sssf D (6.3.2)
刻画的 LMI 区域 D,其中 pp×∈RML, ,且 L是对称的。假定名义状态矩阵 A是 D-稳定
的,即 A的所有特征值均在区域 D 中,则本节关心的问题是:对给定的不确定性允许变
化范围,寻找一个检验条件来判别对所有允许的不确定矩阵 ∆, )(∆A 的所有特征值是否
1