鲁棒性包括稳定鲁棒性和品质鲁棒性。一个控制系统是否具有鲁棒性,是它能否真正实际应用的关键。因此,现代控制系统的设计已将鲁棒性作为一种最重要的设计指标。关于“鲁棒性好是什么意思 如何提高算法的鲁棒性”等话题,以下将展开详细的讨论。

 

1.鲁棒性好是什么意思

 

鲁棒性是Robust的音译,也就是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说,计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下,能否不死机、不崩溃,就是该软件的鲁棒性。所谓"鲁棒性",是指控制系统在一定(结构,大小)的参数摄动下,维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义,可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。

 

鲁棒性好是什么意思 如何提高算法的鲁棒性

(图片来源于互联网)

 

2.如何提高算法的鲁棒性

 

以渐近稳定为性能指标的一类鲁棒性。如果控制系统在其特性或参数的标称值处是渐近稳定的,并且对标称值的一个邻域内的每一种情况它也是渐近稳定的,则称此系统是结构渐近稳定的。

 

结构渐近稳定的控制系统除了要满足一般控制系统设计的要求外,还必须满足另外一些附加的条件。这些条件称为结构渐近稳定性条件,可用代数的或几何的语言来表述,但都具有比较复杂的形式。

 

结构渐近稳定性的一个常用的度量是稳定裕量,包括增益裕量和相角裕量,它们分别代表控制系统为渐近稳定的前提下其频率响应在增益和相角上所留有的储备。一个控制系统的稳定裕量越大,其特性或参数的允许摄动范围一般也越大,因此它的鲁棒性也越好。已证明,线性二次型(LQ)最优控制系统具有十分良好的鲁棒性,其相角裕量至少为60°,并确保1/2到∞的增益裕量。已经成为软件性能指标之一。

 

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3.鲁棒性的原理

 

鲁棒性问题与控制系统的相对稳定性(频率域内表征控制系统稳定性裕量的一种性能指标)和不变性原理(自动控制理论中研究扼制和消除扰动对控制系统影响的理论)有着密切的联系,内模原理(把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理)的建立则对鲁棒性问题的研究起了重要的推动作用。

 

当系统中存在模型摄动或随机干扰等不确定性因素时能保持其满意功能品质的控制理论和方法称为鲁棒控制。早期的鲁棒控制主要研究单回路系统频率特性的某些特征,或基于小摄动分析上的灵敏度问题。现代鲁棒控制则着重研究控制系统中非微有界摄动下的分析与设计的理论和方法。

 

控制系统的一个鲁棒性是指控制系统在某种类型的扰动作用下,包括自身模型的扰动下,系统某个性能指标保持不变的能力。对于实际工程系统,人们最关心的问题是一个控制系统当其模型参数发生大幅度变化或其结构发生变化时能否仍保持渐近稳定,这叫稳定鲁棒性。

 

进而还要求在模型扰动下系统的品质指标仍然保持在某个许可范围内,这称为品质鲁棒性。鲁棒性理论目前正致力于研究多变量系统具有稳定鲁棒性和品质鲁棒性的各种条件。它的进一步发展和应用,将是控制系统最终能否成功应用于实践的关键。在数字水印技术中,鲁棒性是指在经过常规信号处理操作后能够检测出水印的能力,针对图像的常规操作包括空间滤波、有损压缩、打印与复印、几何变形等。

 

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