
【化】 hierarchical control
give; hand over; pass; in the proper order; successively
rank; stairs; steps
【計】 characteristic
【醫】 scala
control; dominate; desist; grasp; hold; manage; master; predominate; rein
rule
【計】 C; control; controls; dominance; gated; gating; governing
【醫】 control; dirigation; encraty
【經】 check; command; control; controlling; cost control; dominantion
monitoring; regulate; rig
遞階控制(Hierarchical Control)是一種将複雜系統分解為多層次結構的控制方法,其英文對應術語為"Hierarchical Control"或"Stratified Control"。該方法通過層級劃分實現任務分配與協調,在工業自動化、機器人系統和能源管理等領域具有廣泛應用。
層級劃分原理
系統被分為決策層、協調層和執行層三級結構。決策層處理戰略目标,協調層進行子系統整合,執行層完成具體操作指令。這種分層模式最早由哈佛大學何毓琦教授在《Hierarchical Control Systems》中提出。
信息傳遞機制
采用自頂向下的指令傳遞和自底向上的反饋回路,符合IEEE Control Systems Society定義的分布式控制标準。數學表達可簡化為: $$ begin{cases} u{k} = K{k}x{k} + sum{i=1}^{n}H{ki}x{i}
J = sum{k=1}^{n} int{0}^{T} (x{k}^TQ{k}x{k} + u{k}^TR{k}u{k})dt end{cases} $$ 其中$u_k$為控制量,$x_k$為狀态變量,$Q_k$和$R_k$為權重矩陣。
應用特征
遞階控制是一種針對複雜大系統的分層控制方法,通過分解與協調實現全局優化。以下是其核心要點:
遞階控制将複雜系統分解為多個子系統,并設置層級控制器(如高層、中層、底層),通過信息傳遞和協調實現整體優化。其核心原理是分解-協調算法:協調級根據全局目标調整參數,各子系統在局部優化後反饋結果,通過疊代逼近最優解。
主要用于機器人控制、工業自動化、智能電網等需要多層級協作的場景。
起源于20世紀60年代,隨着計算機技術發展,從集中控制演變為分布式控制,成為智能控制的基礎理論之一。
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