鲁棒控制英文解释翻译、鲁棒控制的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 robust control
分词翻译:
鲁的英语翻译:
rash; rude; stupid
棒的英语翻译:
bar; mallet; stick; wand; good
【化】 bar; rod
控制的英语翻译:
control; dominate; desist; grasp; hold; manage; master; predominate; rein
rule
【计】 C; control; controls; dominance; gated; gating; governing
【医】 control; dirigation; encraty
【经】 check; command; control; controlling; cost control; dominantion
monitoring; regulate; rig
专业解析
鲁棒控制(Robust Control)是控制理论中的一个重要分支,其核心目标是设计能够在系统存在不确定性(如参数变化、建模误差、外部干扰等)时,仍能保持预定性能和稳定性的控制器。中文术语“鲁棒”是英文“Robust”的音译,意为“健壮的”、“强韧的”,因此“鲁棒控制”可直译为“健壮控制”或“强韧控制”。
从汉英词典角度,其详细含义可分解为:
-
术语构成与直译:
- 鲁棒 (Lǔ bàng): 音译自英文“Robust”,原意包含“坚固的”、“耐用的”、“能抵御变化的”、“不易失效的”等含义。在控制领域,特指系统或控制器对不确定性因素的抵抗能力。
- 控制 (Kòng zhì): 对应英文“Control”,指通过特定的算法或装置(控制器)来引导或调节动态系统的行为,使其达到期望的目标(如稳定、跟踪参考信号等)。
- 鲁棒控制 (Robust Control): 即设计能够承受(Robust to)各种不确定性和干扰,并在此条件下仍能保证系统基本性能(如稳定性、一定的动态响应)的控制策略。
-
核心原理:
鲁棒控制承认数学模型无法精确描述实际物理系统。它通过以下方式处理不确定性:
- 建模不确定性: 将未知或变化的参数、未建模动态等视为系统模型的一部分(如用有界扰动或参数摄动范围表示)。
- 性能鲁棒性: 设计控制器时,不仅要求系统在标称(理想)模型下性能良好,更要求当模型在一定范围内变化时,系统性能(如跟踪精度、调节时间)的恶化程度是可接受的或保持在预定界限内。
- 稳定性鲁棒性: 这是最基本的要求。控制器必须保证系统在存在允许范围内的不确定性时,仍然保持稳定(不会发散或振荡加剧)。稳定性鲁棒性是性能鲁棒性的前提。
-
关键特征与应用场景:
- 应对不确定性: 这是其最本质的特征,适用于模型不精确、参数漂移(如温度变化导致电阻变化)、负载变动、外部扰动(如风对飞行器的影响)显著的场合。
- 设计方法: 经典方法如$mu$综合($mu$-synthesis)、$H_infty$控制、$H_2$控制、滑模控制(Sliding Mode Control)等。这些方法通常基于优化理论,在频域或时域内求解控制器,使其在满足稳定性约束的同时,最小化不确定性对系统性能的最坏影响。
- 保守性与性能权衡: 鲁棒控制器通常比基于标称模型设计的控制器更“保守”,即为了应对最坏情况的不确定性,可能会牺牲一些在标称情况下的最优性能。设计时需要权衡鲁棒性和标称性能。
- 广泛应用: 航空航天(飞行控制)、机器人(轨迹跟踪)、汽车工业(发动机控制、主动悬架)、过程控制(化工、冶金)、电力系统等对可靠性和安全性要求高的领域。
-
设计目标:
鲁棒控制系统的设计目标可形式化表示为寻找一个控制器$K$,使得闭环系统满足:
$$
begin{array}{c}
text{稳定性:}
text{对所有 } Delta in mathbf{Delta}
end{array}
quad
begin{array}{c}
text{闭环系统稳定}
end{array}
$$
$$
begin{array}{c}
text{性能:}
text{对所有 } Delta in mathbf{Delta}
end{array}
quad
begin{array}{c}
| T_{zw}(K, Delta) | < gamma
end{array}
$$
其中$mathbf{Delta}$代表允许的不确定性集合,$T_{zw}$是从干扰$w$到被控输出$z$的闭环传递函数,$|cdot|$是某种范数(如$H_infty$范数),$gamma$是性能指标的上界。
权威性参考来源:
- 理论基础与经典教材: Zhou, K., Doyle, J. C., & Glover, K. (1996). Robust and Optimal Control. Prentice Hall. (该书是鲁棒控制领域的奠基性教材之一,系统阐述了$H_2$/$H_infty$理论和$mu$分析综合)
- 国际权威组织: IEEE Control Systems Society (IEEE 控制系统协会)。该协会是控制理论与应用领域最具影响力的国际组织,其出版物(如IEEE Transactions on Automatic Control)和会议是鲁棒控制研究最新进展的主要发布平台。
- 行业应用与标准参考: International Federation of Automatic Control (IFAC - 国际自动控制联合会)。IFAC组织的世界大会及各专业委员会(如鲁棒控制专业委员会)发布的文献和报告反映了鲁棒控制在工业界的最新应用成果和挑战。
网络扩展解释
鲁棒控制(Robust Control)是一种在系统存在不确定性或外部干扰时仍能保持稳定性和性能的控制方法。以下是其核心要点:
一、基本概念
-
定义与目标
鲁棒控制旨在设计控制器,使系统在参数摄动(如模型误差、外部干扰、工作状况变动)下,仍能维持稳定鲁棒性(保持系统稳定)和性能鲁棒性(维持特定性能指标)。例如,即使模型不精确或遇到突发干扰,系统仍能正常运行。
-
核心思想
通过预先考虑不确定性范围,设计一个固定控制器,以应对最坏情况下的扰动,而非追求最优性能。类似人在颠簸路面张开双臂保持平衡,无需频繁调整策略即可适应变化。
二、关键特性
-
应对不确定性
针对模型误差、测量噪声、外部干扰等,通过数学方法(如H∞控制、μ理论)量化不确定性边界,确保系统在允许范围内稳定。
-
设计方法
- 频域与时域分析:通过调整系统频率响应(如H∞控制中的“频域整形”)或时域参数实现鲁棒性。
- 离线辨识:部分算法无需精确模型,但需基于已知的动态特性范围进行设计。
三、与其他控制的区别
- 自适应控制:实时调整参数以适应变化(如根据路况调节自行车平衡),而鲁棒控制依赖固定策略应对预设的不确定性范围。
- 最优控制:追求特定指标下的最佳性能,鲁棒控制则优先保证可靠性,可能牺牲部分性能。
四、应用领域
广泛应用于航空航天、机器人、电力系统等对稳定性要求高的场景。例如,飞机在气流扰动中保持飞行姿态,或电网在负载突变时维持电压稳定。
如需进一步了解理论细节(如H∞控制公式),可参考中的数学模型和设计流程。
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