鲁棒性_百度百科
鲁棒是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。以的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为器。
溯源和背景
鲁棒性/抗变换性（英文：robustness）原是中的一个专门术语，20世
通信网络的鲁棒性
纪70年代初开始在的研究中流行起来，用以表征控制系统对特性或参数的。鉴于中文“鲁棒性”的词义不易被理解，“robustness”又被翻译成了语义更加易懂的“抗变换性”，“抗变换性”和“鲁棒性”在译文中经常互相通用[1-2]
在实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免的。产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值（），另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢漂移。因此，鲁棒性已成为中的一个重要的研究课题，也是一切类型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。对鲁棒性的研究主要限于线性定常控制系统，所涉及的领域包括稳定性、无性、适应控制等。
鲁棒性问题与控制系统的（频率域内表征控制系统稳定性裕量的一种性能指标）和（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，（把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度的一种设计原理）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。早期的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，即抗干扰能力较强。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。鲁棒性理论致力于研究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；
鲁棒性（robustness）就是系统的健壮性。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[3]
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。鲁棒性一般定义为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保证[3]
鲁棒控制方法，是对时间域或频率域来说，一般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[3]
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[3]
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[3]
通常，系统的分析方法和控制器的设计大多是基于数学模型而建立的，而且，各类方法已经趋于成熟和完善。然而，系统总是存在这样或那样的不确定性。在系统建模时，有时只考虑了工作点附近的情况，造成了数学模型的人为简化；另一方面，执行部件与控制元件存在制造容差，系统运行过程也存在老化、磨损以及环境和运行条件恶化等现象，使得大多数系统存在结构或者参数的不确定性。这样，用精确数学模型对系统的分析结果或设计出来的控制器常常不满足工程要求。近些年来，人们展开了对不确定系统鲁棒控制问题的研究，并取得了一系列研究成果。Hoo鲁棒控制理论和μ分析理论则是当前控制工程中最活跃的研究领域之一，多年来一直备受控制研究工作者的青睐。作者通过系统地研究线性不确定系统、时间滞后系统、区间系统、离散时间系统的鲁棒稳定性问题，提出了有关系统鲁棒稳定性的分析和设计方法[3]
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，包括和，它们分别代表控制系统为渐近稳定的前提下其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范围一般也越大，因此它的鲁棒性也越好。业已证明，(LQ)具有十分良好的鲁棒性，其至少为60°，并确保1/2到∞的。已经成为性能指标之一。
以准确地跟踪外部参考输入信号和完全消除扰动的影响为稳态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且可实现无控制（又称输出调节，即系统输出对参考输入的稳态跟踪误差等于零），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和可实现无静差控制的，那么称此控制系统是结构无静差的。使系统实现结构无的控制器通常称为鲁棒调节器。用方程N1(D)f(t)=0　N2(D)z0(t)=0
表示加于受控系统的扰动f(t)和参考输入z0(t)的动态模型，式中为，N1(D)和N2(D)为D的。用k1(s)和k2(s)（s为复数变量）分别表示N1(D)和N2(D)的最小多项式，而用k(s)表示k1(s)和k2(s)的。那么存在鲁棒调节器可使受控系统T(s)z=U(s)u+M(s)f
（见）实现结构无的是，控制向量u的维数大于输出向量y的维数，同时对k(s)=0的所有根si(i=1，2，…,p)U(si)为满秩。对于可实现结构无的受控系统，一个动态补偿器P(s)ξ=z0-z
（ξ为补偿器的）能构成为它的鲁棒调节器的是，P(s)的每一个元都可被k(s)除尽，同时由受控系统和动态补偿器组成的是结构渐近稳定的。在采用其他形式的数学描述时，鲁棒调节器和结构无控制系统的这些条件的表述形式也不同。鲁棒调节器在结构上有两部分组成，一部分称为镇定补偿器，另一部分称为伺服补偿器。镇定补偿器的功能是使控制系统实现结构渐近稳定。伺服补偿器中包含有参考输入和信号的一个共同的，因此可实现对参考输入和扰动的无控制。对于呈阶跃变化的参考输入和扰动信号，它们共同的动力学模型是一个积分器；对于呈斜坡直线变化的参考输入信号和呈阶跃变化的扰动信号，其共同的动力学模型是两个积分器的串接。
带有状态观测器的系统的鲁棒性 　一般而言，在控制系统中引入会使它的鲁棒性变坏，因此应尽可能避免。对于必须采用的控制系统，当受控系统为时，可通过合理地设计观测器而使控制系统保持较好的鲁棒性。其原则是把观测器的一部分极点设计成恰好与所观测系统的零点相对消，而观测器的其他极点在满足抗干扰性要求的前提下应使其尽可能地远离虚轴。
王忠，管章岑．图像数字水印抗几何变换方法的研究：《科学技术与工程》，2007年09期
李蓓．一种抗几何变换的鲁棒数字水印方案：《华中师范大学》，2006年
．百度文库[引用日期]
中国电子学会（Chinese Instit...
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网络控制系统分析、建模与稳定性
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UDC 学 位 论 文 网络控制系统分析、建模与稳定性 作者姓名： 魏玲 指导教师： 薛定宇教授 东北大学人工智能与机器人研究所 申请学位级别：
博士 学科类别：工学 学科专业名称：
模式识别与智能系统 论文提交日期：
2008年5月 论文答辩日期：．2008年7月 学位授予日期： 捌鲰会捕：皇必触援． 评阅人：皇以撇 ’7 7细1／答―乙一火 ／匀溺缸竣 东北大学 2008年5月
I ▲L^ ：． ▲T、：…―▲一▲：一一J?一一 T、……，T、一^●^一 Pattern and Recognition The and for Stablity Analysis，Modeling NetworkedControl Systems Wei by Ling Xue Dingyu Supervisor：Professor Northeastern University 2008 May 和
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中 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 谢意。 学位论文作者签名： 躲 日 期：c汐妒孑．7．孑 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口 一年口 一年半口 两年 学位论文作者签名：奄镀∥令 导师签名：
．√ 签字日期：
广 签字日期：知g．7．8 妇8?7．2。
● b - 小l j-： - 1 东北大学博士学位论文 摘要
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