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棒棒控制

/bang-bang control/
最后更新 2023-03-23
浏览 269
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让控制输出在两种状态之间切换,并在某个状态停留一段时间,再跳到另一个状态的控制方法。又称砰-砰控制、起停式控制或继电器式控制。

英文名称
bang-bang control
又称
砰砰控制、起停式控制、继电器式控制
所属学科
控制科学与工程

棒棒控制是工程领域中最为常见的一种综合控制形式。在这类控制形式中,根据系统的运动状态,各个控制变量在整个过程中分段地取为容许控制范围的正最大值或负最大值。棒棒控制形式的最优控制常用于最短时间控制系统和最少燃料控制系统,其原理是把最优控制问题归结为:将状态空间划分为两个区域,一个区域对应于控制变量取正最大值,另一个区域对应于控制变量取负最大值。这两个区域的分界面称为开关面,而求解棒棒控制的关键步骤是确定开关面。根据庞特里亚金极大值原理,以哈密顿方程中控制变量系数的正负号来决定控制变量要维持在上限或是下限。

在正常情况下,棒棒控制的控制变量由正最大值跃变到负最大值的次数是有限的,只有在跃变瞬时控制变量可取值于容许控制范围的任何值。但对于某些问题,棒棒控制中至少存在一个时间区间,其中控制变量可取为容许控制范围的任意值,这类问题称为奇异最优控制问题。对于奇异最优控制问题,仅由极大值原理的条件还不足以确定奇异时间区间内的最优控制与最优轨线间的关系及综合控制的形式。

棒棒控制的优点是结构简单方便,其缺点是控制动作的不连续,若设计不当,容易造成系统震荡。

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