魯棒

魯棒是Robust的音譯，也就是健壯、強壯、堅定、粗野的意思。
魯棒性（robustness）就是系統(tǒng)的健壯性。它是在異常和危險情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。比如說，計算機軟件在輸入錯誤、磁盤故障、網(wǎng)絡(luò)過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟件的魯棒性。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大�。┑膮�數(shù)攝動下，維持某些性能的特性。根據(jù)對性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標設(shè)計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。
當今的自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應。
這個理論和應用自動控制的關(guān)鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。
魯棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世紀50年代。在過去的20年中，魯棒控制一直是國際自控界的研究熱點。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大�。┑膮�數(shù)攝動下，維持某些性能的特性。根據(jù)對性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標設(shè)計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。
由于工作狀況變動、外部干擾以及建模誤差的緣故，實際工業(yè)過程的精確模型很難得到，而系統(tǒng)的各種故障也將導致模型的不確定性，因此可以說模型的不確定性在控制系統(tǒng)中廣泛存在。如何設(shè)計一個固定的控制器，使具有不確定性的對象滿足控制品質(zhì)，也就是魯棒控制，成為國內(nèi)外科研人員的研究課題。
魯棒控制的早期研究，主要針對單變量系統(tǒng)（SISO）的在微小攝動下的不確定性，具有代表性的是Zames提出的微分靈敏度分析。然而，實際工業(yè)過程中故障導致系統(tǒng)中參數(shù)的變化，這種變化是有界攝動而不是無窮小攝動。因此產(chǎn)生了以討論參數(shù)在有界攝動下系統(tǒng)性能保持和控制為內(nèi)容的現(xiàn)代魯棒控制。
現(xiàn)代魯棒控制是一個著重控制算法可靠性研究的控制器設(shè)計方法。其設(shè)計目標是找到在實際環(huán)境中為保證安全要求控制系統(tǒng)最小必須滿足的要求。一旦設(shè)計好這個控制器，它的參數(shù)不能改變而且控制性能能夠保證。
魯棒控制方法，是對時間域或頻率域來說，一般要假設(shè)過程動態(tài)特性的信息和它的變化范圍。一些算法不需要精確的過程模型，但需要一些離線辨識。
一般魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計是以一些最差的情況為基礎(chǔ)，因此一般系統(tǒng)并不工作在最優(yōu)狀態(tài)。常用的設(shè)計方法有：INA方法，同時鎮(zhèn)定，完整性控制器設(shè)計，魯棒控制，魯棒PID控制以及魯棒極點配置，魯棒觀測器等。
魯棒控制方法適用于穩(wěn)定性和可靠性作為首要目標的應用，同時過程的動態(tài)特性已知且不確定因素的變化范圍可以預估。飛機和空間飛行器的控制是這類系統(tǒng)的例子。
過程控制應用中，某些控制系統(tǒng)也可以用魯棒控制方法設(shè)計，特別是對那些比較關(guān)鍵且（1）不確定因素變化范圍大；（2）穩(wěn)定裕度小的對象。
但是，魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計要由高級專家完成。一旦設(shè)計成功，就不需太多的人工干預。另一方面，如果要升級或作重大調(diào)整，系統(tǒng)就要重新設(shè)計。
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