变结构鲁棒控制的早期研究,主要针对单变量系统(SISO)的在微小摄动下的不确定性,具有代表性的是Zames提出的微分灵敏度分析。然而,实际工业过程中故障导致系统中参数的变化,这种变化是有界摄动而不是无穷小摄动。因此产生了以讨论参数在有界摄动下系统性能保持和控制为内容的现代鲁棒控制。
现代变结构鲁棒控制是一个着重控制算法可靠性研究的控制器设计方法。其设计目标是找到在实际环境中为保证安全要求控制系统最小必须满足的要求。一旦设计好这个控制器,它的参数不能改变而且控制性能能够保证。
变结构鲁棒控制方法,是对时间域或频率域来说,一般要假设过程动态特性的信息和它的变化范围。一些算法不需要精确的过程模型,但需要一些离线辨识。
一般变结构鲁棒控制系统的设计是以一些最差的情况为基础,因此一般系统并不工作在最优状态。常用的设计方法有:INA方法,同时镇定,完整性控制器设计,鲁棒控制,鲁棒PID控制以及鲁棒极点配置,鲁棒观测器等。
变结构鲁棒控制方法适用于稳定性和可靠性作为首要目标的应用,同时过程的动态特性已知且不确定因素的变化范围可以预估。飞机和空间飞行器的控制是这类系统的例子。
过程控制应用中,某些控制系统也可以用鲁棒控制方法设计,特别是对那些比较关键且(1)不确定因素变化范围大;(2)稳定裕度小的对象。
但是,鲁棒控制系统的设计要由高级专家完成。一旦设计成功,就不需太多的人工干预。另一方面,如果要升级或作重大调整,系统就要重新设计。