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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:梁益彰
研究生(外文):Yi-Zhang Liang
論文名稱:強健H∞控制器之µ綜合設計法
論文名稱(外文):Generalized Approach for µ Synthesis of Robust H∞ controller
指導教授:黃正能
指導教授(外文):Cheng-Neng Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:造船及船舶機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:強健控制H∞控制µ綜合
外文關鍵詞:H∞ controllerµsynthesisrobust control
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  在本研究中,本文將針對一般的多變數線性系統中加入結構不確定性來設計 控制器,以增加系統的強健性能與穩定性,並輔以田口品質工程分析法選取一定範圍內之較佳權重函數參數,使系統更能符合強健穩定性。在一般線性系統中通常由非線性系統線性化而得,線性化過程中難免將部份不確定項忽略不計,而忽略不計的不確定性有時又以結構化方式存在所以µ理論的發展就是用來解決這類的問題。再者,µ理論的求解不易也是其發展的難題之一,所以本文中利用 控制理論來壓縮µ值以快速求得 控制器。在此,利用排除正交性假設的 控制理論比其它需正交性假設之 控制器更容易被使用在任何系統上。因此,以此為前提之下所設計的 控制器也更容易適用於系統中。本文電腦模擬結果顯示,本文中所設計之 控制器比純 控制器更具強健性,與實際系統上的應用性。
 In this research, a µ synthesis of robust controller for multi-input multi-output linear systems with structured uncertainties is proposed to improve the system structured stability and performance. This paper applies Taguchi methods to find the best combination of the setting parameters for different weighting functions. Linear systems can be obtained from the linearization process of nonlinear systems that contain structured uncertainties. The µ synthesis theory adopted in this study is used to solve the problems of structured uncertainties of nonlinear systems. However, since the µ theory is hard to be applied in constructing an actual controller, a µ- controller is therefore proposed in this research. The controller theory, which removes the limitation of the orthogonality assumptions, is adopted to suppress the structured singular value (µ) of the system to form the proposed µ- controller in this study. The control methodology, which removes the limitation of the orthogonality assumptions, will be easier to be applied in any system and thus the proposed µ- controller can easily be applied to most of the systems.
Computer simulation results reveal that the proposed µ- controller is better than the traditional controller in performance and the searching time of the µ- control low is shorter than the pure µ controller. Moreover, the simulations on ship collision avoidance system show that the proposed controller is robust and is able to achieve the prescribed specifications.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII

第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 本文架構 3

第二章 控制理論 4
2.1 強健控制系統設計 4
2.2 -範數 4
2.3 控制問題的公式化 7
2.3.1 一般化控制對象 7
2.3.2 的標準化控制對象 9
2.4 控制的強健穩定問題 12
2.5 µ- 控制器設計 18

第三章 µ- 控制之強健設計 22
3.1 µ合成控制設計 22
3.2 線性分式轉換(LFT) 22
3.3 結構化擾動 25
3.4 結構化奇異值 29
3.5 µ邊界 31
3.6 µ的強健穩定與強健性能 34
3.6.1 強健穩定 34
3.6.2 強健性能 36
3.7 µ分析與µ綜合 37
3.8 時域上µ的計算 40
3.9 µ- 控制器設計流程整 42
3.10 權重函數選擇 43

第四章 田口品質工程設計 44
4.1 品質工程實驗設計理論 44
4.2 品質設計之概念 44
4.2.1 損失函數 46
4.2.2 信號雜訊比 47
4.2.3 田口法用於權重函數選擇 48

第五章 控制器之µ綜合設計 52
5.1 前言 52
5.2 控制器的選取 52
5.3 設計流程 57
5.3.1 擴增矩陣與上邊界設計 57
5.3.2 結構不確定性 分析 59
5.4 電腦模擬與結果討論 62
5.4.1模擬例題一數學模式 62
5.4.2模擬例題一結果討論 66
5.4.3模擬例題二避碰系統 73
5.4.4模擬例題二結果討論 75

第六章 結論 81
參考文獻 82
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