基于鲁棒模型匹配方法的通用鲁棒补偿器设计

In this research, we propose a simple and practical universal robust compensator design for an adaptive optics control system, based on the Robust Model Matching Strategy (RMM)，in order to further improve the control accuracy of a system and obtain a high resolution image. The RMM is considered as a natural and tractable approach to design and analysis of robust control systems in the field of automatic control，and begin to practical application in recent years. Because the design of robust compensator is rather flexible, it is possible to design low-order compensators, and the system robustness can be tuned easily. In addition to this, there is less real-time computational burden than high-order complex controllers. Therefore, the real-time property and reliability of a control system can be significantly improved.The designed robust compensator can be applied to any kind of existing adaptive optics systems. That is, when the robust compensator be attached to any kind of existing systems instead of replace the original controller, not only can improve the robustness of the system, but also enable the system to keep the stabilities and some other properties even under the condition of uncertainty, and make the control system to achieve a higher control accuracy.

本研究课题旨在为自适应光学控制系统设计一个基于鲁棒模型匹配(Robust Model Matching; RMM）方法的简单并且实用的通用鲁棒补偿器，以求进一步提高系统的控制精度并且获得高分辨率图像。RMM方法近几年在国际自控领域受到重视并开始实际应用。由于鲁棒补偿器的设计非常灵活，能够设计出低阶补偿器，系统的鲁棒性易于调节。除此之外，相对于高阶以及复杂的控制器，其实时计算时间缩短很多。因此，控制系统的实时性和可靠性均可得到显著提高。所设计的鲁棒补偿器可应用于任意一个既存的自适应光学控制系统。即对于既存的控制系统，只要附加所设计的鲁棒补偿器而不是替换原有控制器，既可提高原有系统的鲁棒性，又可使控制系统在不确定性条件下仍能维持其稳定性和某些特性，使控制系统达到更高的控制精度。

对于任意一个自适应光学控制系统，设计一个鲁棒补偿器，使控制系统在环境干扰以及系统不确定性条件下仍然维持系统的稳定性和某些性能，以满足系统的控制品质，从而使得控制精度达到一个更高的要求，成为了自适应光学系统在设计控制器需要解决的一个课题。.本研究课题旨在为自适应光学控制系统设计一个基于鲁棒模型匹配(Robust Model Matching; RMM）方法的简单并且实用的通用鲁棒补偿器，以求进一步提高系统的控制精度并且获得高分辨率图像。基于RMM方法的通用鲁棒补偿器设计方法近几年在国际自控领域受到重视并开始实际应用。.本研究重要结果如下：（1）所设计的鲁棒补偿器是一个随机的控制器，能够随着系统参数的变化而随时调节补偿器的参数。（2）鲁棒补偿器的设计非常灵活，能够设计出低阶补偿器，这使得系统的鲁棒性易于调节外，相对于高阶以及复杂的控制器，其实时计算时间缩短很多。因此，控制系统的实时性得到显著提高。（3）在系统中使用了鲁棒滤波器以达到抑制扰动的目的。因此，控制系统的稳定性和可靠性得到显著提高。（4）所设计的鲁棒补偿器可应用于任意一个既存的自适应光学控制系统。即对于既存的任意一个自适应光学控制系统，附加所设计的鲁棒补偿器而不是替换其原有控制器。这样，在不改变原有控制系统结构的条件下，不仅能够提高既存的控制系统的鲁棒性，使控制系统达到更高的控制精度，而且具有较高的经济效益。.因此，这对于天文光学领域提高控制精度、获得观测目标的高分辨率图像是一个行之有效的解决方案。