报告题目：状态空间方法vs全驱系统方法

报告时间：2020年12月1日(周二)19：00 —20：00

报告地点：电气A101

报告人：哈尔滨工业大学 段广仁院士

报告人简介：

段广仁教授 中国科学院院士，CAA Fellow, IEEE Fellow, IET Fellow，哈尔滨工业大学航天学院控制理论与制导技术研究中心主任，国家杰青、国家级人才、教育部国家级人才创新团队项目负责人、国家自然科学基金委的创新群体和重大项目负责人、国家某重大专项基础研究重大合同项目负责人。现（曾）任中央军委科技委国防科技专家、国家863计划专家组成员、航天科技集团五院国防科技重点实验室第一、二届学术委员会委员、教育部科技委信息学部委员、中国自动化学会常务理事等职。作为第一完成人获得国家自然科学二等奖2项，另获第四届中国青年科技奖、中国自动化学会控制理论专业委员会杰出贡献奖和全国优秀科技工作者称号；发表SCI论文270余篇，出版英文著作3部，出版的一部中文著作获得两项国家级图书奖励；提出的控制系统的参数化设计理论和方法被国内外学者成功用于航天器、磁浮储能飞轮、结构震动、电力系统、四旋翼飞行器以及我国某型卫星姿态系统等对象的控制系统设计。

报告内容简介：

状态空间法在近百年的控制系统科学发展历程中一直占有绝对的主导地位，所起的作用是巨大的。然而，这种由一阶微分（差分）方程所描述的状态空间模型注重的是状态的整体性，对于控制系统的状态响应分析、观测器设计、状态滤波与预报等问题无疑是非常合适的。但这种方法没有把系统的控制变量作为重点，相对说来对于求解动态系统的控制问题没有提供足够的方便。本报告回顾了状态空间方法的发展过程，并客观地分析了其利弊。

由于牛顿定律、拉格朗日方程、动量（矩）定理、基尔霍夫电压（电流）定律等一批物理定律的存在，使得现实世界中的许多物理系统的原始模型都是二阶或高阶的。然而近百年来，人们一直习惯于把这些高阶系统化成一阶的状态空间模型来处理，在一定程度上脱离了物理背景，同时也给一些问题的研究增加了难度。鉴于此，我们提出了高阶全驱系统方法及其在控制器设计方面的优势，并通过一些基础物理定律、串联系统、严反馈系统和可反馈线性化系统等例子说明了高阶全驱系统的普遍性，进而指出高阶全驱系统是动态系统的一种描述形式，是面向控制的模型。然后介绍了一类高阶全驱系统的一种参数化设计方法。通过适当选取一类非线性状态反馈控制律，可获得一个具有希望特征结构的线性定常闭环系统，并给出了闭环系统特征向量和反馈控制律的完全参数化表示，讨论了解的存在性条件以及设计参数集合的稠密性等相关问题。最后对高阶全驱系统方法中的一些基本问题做了说明和展望。