主題： 狀態空間方法vs全驅系統方法                                            

報告人：段廣仁 中國科學院院士

時間： 2020年11月28日（周六）8:45—9：30

地點：將軍路校區自動化學院1號樓511室

承辦單位：自動化學院、校科協

報告人簡介：

段廣仁教授 ，中國科學院院士，CAA Fellow, IEEE Fellow, IET Fellow，哈爾濱工業大學航天學院控制理論與制導技術研究中心主任，國家杰青、長江學者、教育部長江學者創新團隊項目負責人、國家自然科學基金委的創新群體和重大項目負責人、國家某重大專項基礎研究重大合同項目負責人。現（曾）任中央軍委科技委國防科技專家、國家863計劃專家組成員、航天科技集團五院國防科技重點實驗室第一、二屆學術委員會委員、教育部科技委信息學部委員、中國自動化學會常務理事等職。作為第一完成人獲得國家自然科學二等獎2項，另獲第四屆中國青年科技獎、中國自動化學會控制理論專業委員會杰出貢獻獎和全國優秀科技工作者稱號；發表SCI論文270余篇，出版英文著作3部，出版的一部中文著作獲得兩項國家級圖書獎勵；提出的控制系統的參數化設計理論和方法被國內外學者成功用于航天器、磁浮儲能飛輪、結構震動、電力系統、四旋翼飛行器以及我國某型衛星姿態系統等對象的控制系統設計。

報告摘要：

狀態空間法在近百年的控制系統科學發展歷程中一直占有絕對的主導地位，所起的作用是巨大的。然而，這種由一階微分（差分）方程所描述的狀態空間模型注重的是狀態的整體性，對于控制系統的狀態響應分析、觀測器設計、狀態濾波與預報等問題無疑是非常合適的。但這種方法沒有把系統的控制變量作為重點，相對說來對于求解動態系統的控制問題沒有提供足夠的方便。本報告回顧了狀態空間方法的發展過程，并客觀地分析了其利弊。

由于牛頓定律、拉格朗日方程、動量（矩）定理、基爾霍夫電壓（電流）定律等一批物理定律的存在，使得現實世界中的許多物理系統的原始模型都是二階或高階的。然而近百年來，人們一直習慣于把這些高階系統化成一階的狀態空間模型來處理，在一定程度上脫離了物理背景，同時也給一些問題的研究增加了難度。鑒于此，我們提出了高階全驅系統方法及其在控制器設計方面的優勢，并通過一些基礎物理定律、串聯系統、嚴反饋系統和可反饋線性化系統等例子說明了高階全驅系統的普遍性，進而指出高階全驅系統是動態系統的一種描述形式，是面向控制的模型。然后介紹了一類高階全驅系統的一種參數化設計方法。通過適當選取一類非線性狀態反饋控制律，可獲得一個具有希望特征結構的線性定常閉環系統，并給出了閉環系統特征向量和反饋控制律的完全參數化表示，討論了解的存在性條件以及設計參數集合的稠密性等相關問題。最后對高階全驅系統方法中的一些基本問題做了說明和展望。