示例性实施例允许用户交互地使用公式表示并且求解多变量反馈控制问题。例如，用户可以解决问题，其中，多个控制元素分布在一个或多个反馈回路上，并且需要被联合调整以最优化控制系统的整体性能和健壮性。实施例允许用户以用户熟悉的格式来指定设计要求和目标。实施例可以对可调整参数进行操作，以便以满足由用户提供的设计要求和/或目标的方式来解决控制问题。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多输入多输出控制结构的交互控制相关申请本申请要求在2011年2月14日提交的美国专利申请N0.13/026，823和在2010年9月29日提交的美国专利申请N0.12/893, 670的优先权，其内容通过引用包含于此。附图说明包含在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的一个或多个实施例，并且与说明书一起说明本专利技术。在附图中，图1示出了用于使用H c 合成技术的传统配置；图2示出了用于实现本专利技术的实施例和技术的示例性系统；图3示出了可以用于实现本专利技术的方面的建模环境的示例性实现方式；图4-6示出了可以应用本专利技术的示例性实施例以调整控制器架构的组件的示例性控制器架构；图7示出了本专利技术的示例性实现方式，该实现方式使用结构化的控制器来与系统的H 00合成表示相结合地调整参数；图8示出了用于与本专利技术的实施例结合使用的反馈回路的示例性期望回路形状；·图9示出了包括被控对象(plant)和控制器的示例性配置，该控制器具有可以应用示例性技术以调整组件的可调整元素；图10示出了用于可以使用本专利技术的实施例调整的多输入多输出控制问题的示例性期望回路形状；图11-14示出了用于显示可以用于本专利技术的实施例的命令、对象和输出的示例性界面；图15示出了具有可以使用本专利技术的实施例调整的可调整组件的示例性控制器；图16A和16B示出了用于显示可以用于本专利技术的实施例的命令和/或输出的示例性界面；图17和18示出了包括可以使用本专利技术的实施例调整的可调整组件的示例性自动驾驶仪系统；图19示出了示例性界面，该示例性界面可以用于接收与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输入和/或显不与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输出；图20示出了调整图17和18的自动驾驶仪系统的组件的、可以用于本专利技术的实施例的示例性目标回路形状；图21和22示出了用于接收与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输入和/或显示与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输出的示例性界面；图23示出了与图17和18的自动驾驶仪系统相关联的示例性阶跃响应；图24示出了可以用于评估与图17和18的自动驾驶仪系统相关联的灵敏度函数的增益的图；图25示出了可以用于实施本专利技术的实施例的示例性处理；图26示出了可以用于实现本专利技术的实施例的示例性架构；以及图27示出了用于实现本专利技术的分布式实施例的示例性系统。具体实施例方式用于设计多输入多输出(MIMO)控制器的传统手段可以包括被称为H 00合成的技术。传统的H QQ合成技术图1示出了用于表示标准H c 合成技术的应用的配置。图1可以包括被控对象H(s) 110和控制器C(S) 120。在图1中，标准H Oo合成计算最小化从输入W130至输出z 140的闭环峰值增益的控制器C (s) 120。控制器C (s) 120可以表示集中H ^ 控制器，该控制器可以作为黑盒工作(例如，用户可能未准备好访问在黑盒内的内部表示XH(S) 110可以表示可以使用控制器C(S) 120控制的被控对象。被控对象H(S) 110可以是线性被控对象模型。传统的H c 合成可以用于最小化用于系统100的闭环响应(所谓的H c 规范)的峰值输入/输出增益。用户可以具有用于控制问题的设计规范，该控制问题指定设计的方面或目标，诸如用于被控对象H(S)的带宽、滚降(roll-off)、过冲和/或稳定裕度。基于Hm合成的框架可以适用于帮助用户实现规范；然而，极少用户(诸如工程师)对于使用传统的H c 技术舒适或熟练。例如，用户可能发现将用户熟悉的普通规范转换为传统的H c 合成技术所需的标准化的闭环增益约束是乏味、不直观和/或耗时的。另外，传统的H c 合成工具和技术的技术限制可能进一步妨碍和/或迷惑通常的用户。传统的H c 合成技术还可能对用户来说是不期望的，因为它们不支持用户的通常的设计工作流程。另外，传统的H c 合成技术将控制器C (s) 120看作黑盒，该黑盒不允许用户容易地访问控制器C(S) 120表示的系统结构的内部表示。而且，传统的He 合成技术当产生用于给定系统的C(S) 120时耦合独立的输入连接，并且在那些连接之间插入控制块。该手段导致不表示从其得到C(S) 12 0的系统结构的C(S) 120的结构，这进一步加剧了通常的用户在使用传统的H c 合成技术工作时面对的困难。例如，用户可能期望能够提供基本上实时的操作的设计工具(B卩，工具允许用户交互地设计、修改和运行设计的方面，而不遭遇过度地烦扰用户或不利地干扰用户与设计工具的交互的处理延迟)。传统的H c 合成技术可能因为多个原因而不支持交互操作。例如，传统技术可能试图当在控制器C(S) 120上未施加特定结构或顺序约束时通过重复地求解一对黎卡提(Riccati)方程来计算最佳控制器。这些用于求解一对方程的重复的尝试可能是耗时的并且在计算上昂贵的，这倾向于使得传统的H c 合成技术是不期望的，特别是对于交互设计应用而言。示例件抟术和实施例的概沭示例性实施例提供了一种新颖技术，该技术允许用户使用直观的用户界面来用公式表示和求解多变量反馈控制问题。例如，示例性实施例允许用户处理具有在控制系统中分布的、需要联合调整的多个控制元素的控制问题。实施例可以例如包括在一个或多个反馈回路上分布的、需要联合调整以最优化系统的整体性能和健壮性的控制元素。示例性实施例是可扩展的，并且可以被应用到具有实质上任何数量的组件、回路和/或任何复杂度的控制问题。示例性实施例可以利用类似于图1但是允许用户将控制器C(S)当作白盒而不是黑盒的系统表示。例如，示例性实施例允许控制器C(S)包括块对角结构的排列，其中，在对角线上的块本身具有某种固定结构和复杂度。实施例可以包括下述配置:其中，块对角仅表示可调整的组件，或者其中，块对角表示可调整的组件和模型的一个或多个固定或已知动力学(例如，固定/已知组件)。C(s)的另外的复杂度允许用户以与被分析的系统的控制架构一致的方式来表示控制器C(s)。示例性实施例可以使用非平滑He 优化器来自动地调整任意的MMO控制结构。示例性技术将求解器专门化为其中C(S)包括块对角结构的H c 合成表示的典型结构。示例性实施例和技术移除了当试图执行MMO调整任务时由传统技术带来的阻碍。例如，示例性实施例和技术自动化将控制架构和控制器结构转换为适合于优化器的成本函数和参数向量的过程。示例性实施例和技术还允许花费不多地计算梯度(每一个迭代ο (N)，其中，N是参数的数量)，并且还允许以面向对象的方式来计算梯度，其中，每一个可调整块类型(增益PID、传递函数、状态空间、原参数等)向梯度提供其本身的贡献。示例性实施例利用梯度，而不要求用户如在传统手段中进行的那样计算逐块的梯度并且将它们组合在一起以获得成本函数的整体梯度。传统手段还可以是手动难处理的(除了简单的架构之外)，并且与在本专利技术的方面中使用的技术相比在效率上相差数量级。本专利技术的示例性技术当以计算硬件实现时允许用户交互地执行MMO调整任务。例如，示例性实施例允许用户使用标准的个人计算机(PC)和诸如MATLAB技术计算和编程环境的技术计算环境来体验范围从小于一秒至小于30秒的典型调整时间。可以在多核或其他类型的多处理装置或环境中部署实施例，以减少处本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·加希奈特，P·阿帕卡瑞恩，D·诺尔，
申请(专利权)人：数学工程公司，
类型：
国别省市：
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