CN110850712A

CN110850712A - 控制装置的设计装置及设计方法

Info

Publication number: CN110850712A
Application number: CN201910661453.1A
Authority: CN
Inventors: 河合富贵子
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2039-07-22
Also published as: CN110850712B

Abstract

本发明涉及一种控制装置的设计装置及设计方法。对由包含状态反馈控制器K_FB、控制对象G、以及名义对象模型G_n的扩大系对象P；以及鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的表示为闭环系统的状态方程式进行设定，基于该状态方程式，对根据线性矩阵不等式的优化问题进行公式化，从而设计一种最佳的鲁棒性外部干扰反馈控制器L。

Description

控制装置的设计装置及设计方法

技术领域

本发明涉及一种对控制装置进行设计的技术。

背景技术

作为控制装置，例如，包括保证提高对于目标值的跟踪性的反馈控制器、对外部干扰及模型误差进行补偿的鲁棒性外部干扰反馈控制器。

作为关联技术，例如有专利文献1～4。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Kiyoshi OHISHI and Kouhei OHNISHI and Kunio MIYACHI,TORQUE-SPEED REGULATION OF DC MOTOR BASED ON LOAD TORQUE ESTIMATION METHOD,Proc.INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS CONFERENCE(IPEC),TOKYO,Mar.,pp.1209-1218,(1983)

非专利文献2：Kawai,Fukiko and Nakazawa,Chikashi and Vinther,Kasper andRasmussen,Henrik,and Andersen,Palle and Stoustrup,Jakob,An Industrial ModelBased Disturbance Feedback Control Scheme,Proc.The 19th World Congress of theInternational Federation of Automatic Control(IFAC 2014),Cape Town,August.,pp.804-809,(2014)

非专利文献3：Unggul Wasiwitono and Masami Saeki,Fixed-Order OutputFeedback Control and Anti-Windup Compensation for Active Suspension Systems,Vol.5,No.2,pp.264-278,Journal of System Design and Dynamics,(2011)

非专利文献4：Fukiko Kawai and Kasper Vinther and Pal le Andersen andJan Dimon Bendtsen,MIMO Robust Disturbance Feedback Control for RefrigerationSystems via an LMI Approach,The 20th World Congress of the InternationalFederation of Automatic Control(IFAC),Toulouse,Jul.,(2017)

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的一个方面所涉及的目的在于提高控制装置的控制性能及稳定性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的一种方式即设计装置包括被输入有包含参数不确定性在内的控制对象的输出值与目标值之差的一个或多个已有控制器、以及鲁棒性外部干扰反馈控制器，对由所述鲁棒性外部干扰反馈控制器以及扩大系对象构成的表示为闭环系统的状态方程式进行设定，基于所述状态方程式，对根据线性矩阵不等式的优化问题进行公式化，从而计算出最优解。

发明效果

根据本发明，能够提高控制装置的控制性能及稳定性。

附图说明

图1是表示实施方式的控制装置的一个示例的图。

图2是表示构成目标值r的数据的一个示例的图。

图3是对应于图1中示出的控制装置的闭环系统的框线图。

图4是由扩大系对象P与鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统的框线图。

图5是表示实施例1中的设计装置的动作的一个示例的流程图。

图6是在图3中示出的闭环系统中引入了权重函数W_u的框线图。

图7是表示灵敏度函数T_uu与权重函数W_u的频率响应的波特线图。

图8是表示权重函数W_u与灵敏度函数T_uu的相乘值的频率响应的波特线图。

图9是在图3中示出的闭环系统中引入了外部干扰推定功能H的闭环系统的框线图。

图10是表示实施方式2中的设计装置的动作的一个示例的流程图。

图11是由对图4的扩大系对象P追加了外部干扰推定功能H的扩大系对象P’与鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统的框线图。

图12是表示设计装置的硬件结构的图。

具体实施方式

下面基于附图针对实施方式进行详细说明。

<实施例1>

图1是表示实施方式的控制装置的一个示例的图。

例如，图1中示出的控制装置1是对使龙门起重机的起重机小车2在轨道上移动的移动装置3的动作进行控制，该控制装置1包括前馈控制器11、状态反馈控制器12、以及鲁棒性外部干扰反馈控制器13。

另外，作为本实施方式的控制对象采用龙门起重机，但控制对象没有特别地限定。

前馈控制器11对基于目标值r的输出值进行输出。

状态反馈控制器12输出操作量，以使得从测量装置4输出的测量值x_p追随目标值r。

鲁棒性外部干扰反馈控制器13输出操作量u_l以使得名义值x_pn与测量值x_p之差追随0。

根据前馈控制器11的操作量与状态反馈控制器12的操作量的相加值u_k与从鲁棒性外部干扰反馈控制器13输出的操作量u_l相加所得的值，对移动装置3的动作进行控制，从而使起重机小车2在x轴方向上移动。另外，经由绳索5将起重机小车2与悬重6相互连接，伴随着起重机小车2在x轴方向上移动等，悬重6在x轴上进行移动。另外，以x轴上的点p1为基准的起重机小车2的移动距离设为起重机小车2的位置x_T。另外，将从起重机小车2与绳索5的连接点p2向下方垂直延伸的垂线7与绳索5所成的角度θ与绳索5的长度l(也称为绳索长)的相乘值θl设为以垂线7为基准的悬重6的位置x。另外，将起重机小车2的移动速度设为

将悬重6的位置x的时间微分设为

另外，

设为与下述符号1相同，

设为与下述符号2相同。

[数学式1]

…符号1

[数学式2]

…符号2

图2是表示构成目标值r的数据的一个示例的图。

图2中示出的目标值r由起重机小车2的移动速度

悬重6的位置x的时间微分

起重机小车2的位置x_T、以及悬重6的位置x构成，起重机小车2的移动速度

作为前馈控制的操作量来使用。

图3是对应于图1中示出的控制装置1的闭环系统的框线图。另外，w是外部干扰，作为外部干扰的原因存在触碰到悬重6的风、冲击、起重机小车行驶的轨道倾斜、搭乘人员的动作等。

前馈控制器K_FF是表示前馈控制器11的传递函数。

状态反馈控制器K_FB是表示状态反馈控制器12的传递函数，输入有目标值r与控制对象G的输出值x_p之差。

在此，前馈控制器K_FF及状态反馈控制器K_FB作为已有控制器的一个示例。已有控制不限于前馈控制、状态反馈控制，也可以是例如，P控制、PI控制、PID控制等。

控制对象G是表示龙门起重机的传递函数，输入有前馈控制器11的输出值与状态反馈控制器12的输出值的相加值u_k与从鲁棒性外部干扰反馈控制器L输出的操作量u_l相加所得的值，输出测量值x_p。

名义对象模型G_n是对从控制对象G输出的测量值x_p的名义值x_pn(不具有不确定性的控制对象G的输出值)进行输出的传递函数，输入有操作量u_k。

鲁棒性外部干扰反馈控制器L是表示鲁棒性外部干扰反馈控制器13的传递函数，输入有名义值x_pn与测量值x_p之差ε，输出操作量u_l。

图4是由包含状态反馈控制器K_FB、控制对象G、以及名义对象模型G_n的扩大系对象P、以及鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统的框线图。

扩大系对象P被输入有外部干扰w与操作量u_l，输出评价值z。

鲁棒性外部干扰反馈控制器L被输入有名义值x_pn与测量值x_p之差ε，输出操作量u_l。

图5是表示实施方式1中的设计装置的动作的一个示例的流程图。另外，在图5示出的步骤S1～S5中进行鲁棒性外部干扰反馈控制L的设计，在步骤S6～S9中对追加了控制对象G的频域不确定性的闭环系统的鲁棒稳定性进行评价。在不考虑频域不确定性的设计的情况下，也可省略步骤S6～S9的处理。

首先，在步骤S1中，设计装置对控制对象G进行设定。

例如，控制对象G的状态方程式设为下式1。

[数学式3]

在此，将x_p设为下式2，将A设为下式3，将B2设为下式4。

[数学式4]

[数学式5]

[数学式6]

另外，将G_ASR设为ASR(Automatic Speed Regulator:自动速度调节器)增益，将m_T设为起重机小车2的质量，将m_L设为悬重6的质量，将g设为重力加速度。

在假设控制对象G的模型变动、A矩阵中存在参数的不确定性的情况下，将A设为下式5。

[数学式7]

在此，将δ_a设为下式6。另外，将A_n设为与名义对象G_n相对应的A矩阵，通过A_i与δ_a来表示参数的不确定性。另外，参数的不确定性是指构成控制对象的要素的参数变动，本实施例中可考虑为悬重的重量、绳索长度、ASR增益的参数变动。

[数学式8]

δ_a＝(δ_a，1，...，δ_a，p)…式6

接着，在图5的流程的步骤S2中，设计装置对状态反馈控制器K_FB进行设定。

将状态反馈控制器K_FB设为下式7。

[数学式9]

u_k＝K_FBx_p…式7

另外，鲁棒性外部干扰反馈控制器L设为下式8。

[数学式10]

u_l＝Lε…式8

另外，将扩大系对象P的状态方程式设为下式9。

[数学式11]

在此，将x_pp设为下式10，将A_pp设为下式11，将B_pp1设为下式12，将B_pp2设为下式13，将C_z设为下式14，将D_z设为下式15。

[数学式12]

[数学式13]

[数学式14]

[数学式15]

[数学式16]

C_z＝(-I 0)…式14

[数学式17]

D_z＝0…式15

接着，在图5的流程的步骤S3中，设计装置对B₁矩阵进行设定。

B₁矩阵基于假设的外部干扰的种类等来进行设定。

另外，也可以通过将B₁矩阵替换为权重函数，设计成对想要使控制性能提高的频域进行指定。在将B₁矩阵替换为权重函数的情况下，在对权重函数进行定义的基础上对上述式9～式15重新设计。

接着，在步骤S4中，设计装置进行用于求出鲁棒性外部干扰反馈控制器L的优化问题的计算处理。

将外部干扰w输入至扩大系对象P，且从扩大系对象P输出评价值z的闭环系统的状态方程式设为下式16。

[数学式18]

where

若基于上述式16的状态方程式，对根据线性矩阵不等式(LMI：Linear MatrixInequality)的优化问题进行公式化，则可获得下式17及式18。

[数学式19]

minimize γ，

X₁，X₂，γ，W

subject to；

[数学式20]

γ是希望最小化的目的函数。

在此，X是Liapnov矩阵，X₁、X₂是作为Liapnov矩阵X的要素的矩阵。另外，设为Y：＝LX₁，W：＝LX₂。μ是控制信号(起重机小车2的速度指令值)的上限值。

优化问题的决定变量是X₁、X₂、Y、W。若可以获得该4个决定变量的最优解，则能够求出最佳的鲁棒性外部干扰反馈控制器L。

即，在步骤S5中，若设计装置存在满足上述式17及式18中示出的线性矩阵不等式的上述4个决定变量的解(步骤S5：是)，则判断为能够求出最佳的鲁棒性外部干扰反馈控制器L，并前进至步骤S6。

另一方面，设计装置在没有满足上述式17及式18中示出的线性矩阵不等式的上述4个决定变量的解(步骤S5：否)的情况下，返回至步骤S1,对由扩大系对象P及鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统进行重新设计。

另外，在步骤S6中，作为控制对象G的频域的不确定性，设计装置追加权重函数W_u。即，在步骤S1～S5中对所设计的闭环系统追加权重函数W_u时，为了对是否能够确保鲁棒稳定性进行评价而设定权重函数W_u。

作为权重函数W_u的一个示例，一次延迟系的系统设为下式19。

[数学式21]

在此，α、β、κ是调整参数，根据控制对象G对α、β、κ进行设定。例如，考虑到高频区域中噪声的影响会变大的情况来决定上述3个调整参数。例如，设定α＝1000、β＝0.0001、κ＝2.2721。

接着，在步骤S7中，设计装置为了考虑相对于权重函数W_u的鲁棒性，对灵敏度函数T_uu进行计算。

图6是在图3中示出的闭环系统中引入了权重函数W_u的框线图。另外，省略前馈控制器K_FF。

从u被输入到

输出为止的传递函数导入作为灵敏度函数

从而获得下式20。另外，

与下述符号3相同。

[数学式22]

[数学式23]

…符号3

通常，对控制对象G的频域的不确定性进行检讨时，以名义模型G_n为基准对不确定性进行检讨，本实施方式的名义模型G_n也考虑到存在步骤S1中设定的参数的模型变动要素。即，上式20中定义G_n＝G，针对参数不确定性与频域的不确定性来对提案的控制装置的鲁棒性进行检讨。

图7是表示灵敏度函数与权重函数W_u的频率响应的波特图。另外，设定α＝1000、β＝0.0001、κ＝2.2721。

控制对象G的模型变动取决于绳索5的长度l，图7中示出3种模式下的灵敏度函数

的频率响应。即，图7中示出的实线表示绳索5的长度l为45m时的灵敏度函数

的频率响应，虚线表示绳索5的长度l为30m时的灵敏度函数

的频率响应，单点划线表示绳索5的长度l为15m时的灵敏度函数

的频率响应，双点划线表示权重函数W_u的频率响应。

接着，在图5的流程图的步骤S8中，设计装置为了对包含频域的不确定性在内的闭环系统的鲁棒稳定性进行评价，计算权重函数W_u与灵敏度函数

相乘所得的值的绝对值

接着，在步骤9中，设计装置对权重函数W_u与灵敏度函数相乘所得的值的绝对值是否小于1进行判断。

设计装置若判断权重函数W_u与灵敏度函数

相乘所得的值的绝对值为1以上(步骤S9：否)，则评价包含频域的不确定性在内的闭环系统不具有鲁棒稳定性且返回步骤S1，对闭环系统重新设计。

另一方面，设计装置若判断权重函数W_u与灵敏度函数相乘所得的值的绝对值小于1(步骤S9：是)，则评价包含频域的不确定性在内的闭环系统具有鲁棒稳定性，且结束控制装置1的设计。

图8是表示权重函数W_u与灵敏度函数相乘值的频率响应的图。另外，图8中示出的实线表示绳索5的长度l为45m时的

的频率响应，虚线表示绳索5的长度l为30m时的

的频率响应，单点划线表示绳索5的长度l为15m时的

的频率响应。另外，设定α＝1000、β＝0.0001、κ＝2.2721。

图8中示出的

的振幅(Magnitude(dB))由于在所有的频域中为0db，因此能够评价包含频域的不确定性(α＝1000、β＝0.0001、κ＝2.2721)在内的闭环系统具有鲁棒稳定性。

另外，在步骤S6～步骤S9中，虽然在步骤S1～S5中设计的闭环系统中导入不确定性，针对导入了该不确定性的闭环系统的鲁棒稳定性进行评价，但是也可构成为对表示在步骤S1～S5中设计的闭环系统的鲁棒稳定性的评价值达到规定的评价值时的不确定性(α、β、κ)进行求出。

由此，本实施方式的设计装置对由包含状态反馈控制器K_FB、包含参数的不确定性在内的控制对象G、和名义对象模型G_n的扩大系对象P；以及鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的表示为闭环系统的状态方程式进行设定，基于该状态方程式，对根据线性矩阵不等式的优化问题进行公式化，从而计算出最优解。

另外，本实施方式的设计装置进一步追加表示控制对象G的频域的不确定性的权重函数W_u，对从包含有所述权重函数的系统的操作量的输出到输入为止的灵敏度函数

进行计算，对于频域的不确定性也对满足鲁棒稳定性的外部干扰反馈控制器进行计算。

由此，由本实施方式的设计装置所设计的控制装置1中，由于对于外部干扰w、控制对象G的不确定性能够提高鲁棒性，因此能够提高控制装置1的稳定性。

另外，由本实施方式的设计装置所设计的控制装置1中，由于将状态反馈控制器K_FB作为扩大系对象P的一部分来处理，因此能够维持状态反馈控制器K_FB的结构、传递函数的对象参数。因此，作为现有的鲁棒性控制的弱点即维护性、即为了提高包含不确定性在内的闭环系统的稳定性而维护性地对状态反馈控制器12进行设计，其结果是能够解决控制性能低下的问题。即，根据本实施方式的设计装置，由于能够灵活运用已有控制结构，从而能够减轻设计的负担，并能够提高控制装置1的控制性能。

<实施例2>

上述实施例1中，构成为对鲁棒性外部干扰反馈控制器L进行设计，以使得对于多样的外部干扰w提高鲁棒性。作为外部干扰w，可考虑例如由于触碰到悬重6的风或对悬重6进行的冲击而导致的抖动角传感器(对图1中示出的角度θ进行测量的传感器)的测量误差等时间常数较小的外部干扰、由于起重机小车2的移动而轨道倾斜所导致的抖动角传感器的位置偏移等时间常数较大的外部干扰等。

在实施例2中，对传感器的位置偏移等的外部干扰进行推定(推定外部干扰

)，通过将该推定量作为偏移从ε减去来去除传感器误差外部干扰，从而能够求出推定误差

由此，通过导入去除传感器误差等的外部干扰推定功能H，从而能够实现高精度的控制。在实施例2中，对包含用于求出外部干扰

的外部干扰推定功能H(外部干扰观测器)在内的闭环系统进行设计。另外，

与下述符号4相同。

[数学式24]

…符号4

图9是在图3中示出的闭环系统中引入了外部干扰推定功能H的闭环系统的框线图。另外，图9中示出的前馈控制器K_FF、状态反馈控制器K_FB、控制对象G、及名义对象模型G_n由于与图3中示出的前馈控制器K_FF、状态反馈控制器K_FB、控制对象G、及名义对象模型G_n相同，因此省略该说明。另外，实施例2中的控制装置由于与图1中示出的控制装置1相同，因此省略该说明。

外部干扰推定功能H被输入有名义值x_pn与测量值x_p之差的ε，输出外部干扰

通过对从外部干扰推定功能H输出的外部干扰进行积分来求出外部干扰

通过由差ε减去外部干扰

来求出差

并且，将差

输入至鲁棒性外部干扰反馈控制器L，并从鲁棒性外部干扰反馈控制器L求出操作量u_l。另外，

与下述符号5相同。

[数学式25]

…符号5

图10是表示实施方式2中的设计装置的动作的一个示例的流程图。另外，图10中示出的步骤S1～S5与图5中示出的步骤S1～S5相同，因此省略该说明。

图11是由对图4的扩大系对象P增加了外部干扰推定功能H的扩大系对象P’与鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统的框线图。

设计装置在求出鲁棒性外部干扰反馈控制器L之后(步骤S5:是)，进行用于求出外部干扰推定功能H的计算处理(步骤S10)。

例如，控制对象G的动特性设为下式21。

接着，在步骤S11中，设计装置若存在满足式25中示出的线性矩阵不等式的解(步骤S11:是)，则判断能够求出外部干扰推定功能H，并结束处理。

另一方面，设计装置在没有存在满足式25中示出的线性矩阵不等式的解(步骤S11：否)的情况下，返回至步骤S1,对由图4中示出的扩大系对象P及鲁棒性外部干扰反馈控制器L构成的闭环系统进行重新设计。

[数学式26]

在此，设想外部干扰w的动特性比控制对象G的控制周期要足够缓慢。例如，控制对象G的控制周期设为2ms～10ms左右，作为外部干扰w的抖动角度传感器的位置偏移的时间常数设为数秒～数十秒。由此，在控制对象G与外部干扰w之间存在100倍以上的动特性的差的情况下，

的近似充分地成立。

另外，名义模型G_n与外部干扰推定功能H的动特性设为下式22。

[数学式27]

另外，将外部干扰w视为状态变量，如图11所示，构建由状态反馈控制器K_FB、控制对象G、名义对象模型G_n、及外部干扰推定功能H构成的扩大系对象P’。

图11中示出的扩大系对象P’被输入干扰w与操作量u_l，输出评价值z。

另外，图11中示出的鲁棒性外部干扰反馈控制器L被输入有差

输出操作量u_l。

即，通过对上述式21与上述式22进行总结，来求出作为图11中示出的扩大系对象P’的下式23。此时，

及

设为下式24。另外，

设为下述符号6，

设为下述符号7。

[数学式28]

[数学式29]

[数学式30]

…符号6

【数31】

…符号7

另外，若图11中示出的扩大系对象P’成为稳定的限制条件以线性矩阵不等式来进行表示，则成为下式25。另外，[P]设为下述符号8。P为Liapnov矩阵，下述式25称为Liapnov不等式。

[数学式32]

[数学式33]

…符号8

并且，通过设计装置能够求出上述式25成立的外部干扰推定功能H。若上式25成立则扩大系对象P’达到稳定。

由此，通过步骤S1～S5、S10、S11设计的闭环系统中，对传感器的位置偏移等的外部干扰进行推定(推定外部干扰

)，通过将该推定量作为偏移从ε减去，从而能够求出去除了传感器误差外部干扰的推定误差

为此，能够实现较高精度的控制。另外，设计装置也可在进行用于求出外部干扰推定功能H的计算处理之后执行图5中示出的步骤S6～S9。

图12是表示实施方式的设计装置的硬件结构的图。

如图12所示，设计装置包括：处理器1501、主存储装置1502、辅助存储装置1503、输入装置1504、输出装置1505、输入输出接口1506、通信控制装置1507、以及介质驱动装置1508。要素1501～1508通过总线1510相互地连接，使要素间数据的交换成为可能。

处理器1501是Central Processing Unit(CPU：中央处理单元)、MicroProcessing Unit(MPU：微处理单元)等。处理器1501通过执行包含操作系统的各种的程序来对设计装置的整体动作进行控制。另外，处理器1501进行例如图5或图10中示出的各处理。

主存储装置1502包含未图示的Read Only Memory(ROM:只读存储器)及RandomAccess Memory(RAM:随机存取存储器)。主存储装置1502的ROM中预先存储有例如在设计装置启动时处理器1501读取的规定的基本控制程序等。另外，主存储装置1502的RAM在处理器1501执行各种程序时根据需要作为工作用存储区域来使用。

辅助存储装置1503是例如，Hard Disk Drive(HDD：硬盘驱动器)、闪存等的非易失性存储器(包含Solid State Drive(SSD)：固态硬盘)等，与主存储装置1502的RAM相比容量较大的存储装置。辅助存储装置1503可用于由处理器1501执行的各种的程序、各种的数据等的存储。

输入装置1504是例如，键盘装置、触摸屏装置等。设计装置的用户若对于输入装置1504进行规定的操作，则输入装置1504将与该操作内容相对应的输入信息发送至处理器1501。输入装置1504可用于例如表示闭环系统的状态方程式的系数矩阵等的各种设定值的输入等。

输出装置1504包含例如，液晶显示装置等的装置、扬声器等的音频播放装置。

输入输出接口1506将设计装置和其他的电子设备相连接。输入输出接口1506包括例如，Universal Serial Bus(USB：通用串行总线)规格的连接器等。

通信控制装置1507是将设计装置与互联网等的网络相连接，对经由网络的设计装置与其他的电子设备间的各种通信进行控制的装置

介质驱动装置1508读取存储于可移动型存储介质16中的程序、数据，将存储于辅助存储装置1503中的数据等写入至可移动型存储介质16。介质驱动装置1508中可利用例如与1种或多种类的规格相对应的存储卡用读/写器。作为介质驱动装置1508在使用存储卡用读/写器时，作为可移动型存储介质16，可利用存储卡用读/写器对应的规格、例如SecureDigital(SD：安全数字)规格的存储卡(闪存)等。另外，作为可移动型存储介质16，例如可利用包括了USB规格的连接器的闪存。并且，设计装置在搭载有可作为介质驱动装置1508利用的光盘驱动器的情况下，用该光盘驱动器能识别的各种的光盘可作为可移动型存储介质16来使用。可作为可移动型存储介质16使用的光盘中有例如，Compact Disc(CD：紧致光盘)、Digital Versatile Disc(DVD:数字通用光盘)、Blu-ray Disc(Blu-ray是注册商标)等。例如，可移动型存储介质16可使用于包含图5或图10中示出的处理的程序等的存储。

另外，设计装置不需要包含图12中示出的所有的要素1501～1508，根据用途、条件也可省略一部分的要素。

另外，上述的实施方式中，作为控制对象，列举出龙门起重机的控制，但并不限于此。本发明能够广泛应用于例如对电力系统的蓄电池控制、钢铁厂的轧制控制等包含外部干扰的控制系进行设计时。

另外，本发明并不限于以上实施方式，能在不脱离本发明主旨的范围内进行各种改进和变更。标号说明

1 控制装置

2 起重机小车

3 移动装置

4 测量装置

5 绳索

6 悬重

7 垂线

11 前馈控制器

12 状态反馈控制器

13 鲁棒性外部干扰反馈控制器

Claims

1.一种设计装置，对控制装置进行设计，该控制装置被输入有包含参数不确定性在内的控制对象的输出值与目标值之差，且包括一个或多个已有控制器、以及鲁棒性外部干扰反馈控制器，其特征在于，

对表示由所述鲁棒性外部干扰反馈控制器以及扩大系对象构成的闭环系统的状态方程式进行设定，

基于所述状态方程式对根据线性矩阵不等式的优化问题进行公式化，并计算出最优解。

2.如权利要求1所述的设计装置，其特征在于，

所述扩大系对象包含：所述已有控制器；所述控制对象，该控制对象被输入有所述已有控制器的操作量与所述鲁棒性外部干扰反馈控制器的操作量的相加值；以及名义对象模型，该名义对象模型输出与所述控制对象的输出值相对应的名义值，

所述鲁棒性外部干扰反馈控制器被输入有所述控制对象的输出值与所述名义值之差且输出所述操作量。

3.如权利要求2所述的设计装置，其特征在于，

对于所述控制对象，追加作为频域不确定性的权重函数，

对从包含有所述权重函数的系统的操作量的输出到输入为止的灵敏度函数进行计算，

对于频域不确定性也评价是否满足鲁棒稳定性。

4.如权利要求1所述的设计装置，其特征在于，

所述扩大系对象包含对外部干扰进行推定的外部干扰推定功能，且

以线性矩阵不等式来对所述扩大系对象达到稳定的制约条件进行表示，求出使该线性矩阵不等式成立的所述外部干扰推定功能。

5.一种设计装置的设计方法，对控制装置进行设计，该控制装置被输入有包含参数不确定性在内的控制对象的输出值与目标值之差，且包括一个或多个已有控制器、以及鲁棒性外部干扰反馈控制器，其特征在于，

对表示由扩大系对象以及所述鲁棒性外部干扰反馈控制器构成的闭环系统的状态方程式进行设定，

6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的设计方法，其特征在于，

对于所述控制对象，追加作为频域不确定性的权重函数，

对于频域不确定性也评价是否满足鲁棒稳定性。

8.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，

所述扩大系对象包含对外部干扰进行推定的外部干扰推定功能，

9.一种控制装置，其特征在于，以权利要求1所述的设计装置进行设计。

10.一种控制装置，其特征在于，以权利要求4所述的设计方法进行设计。