什么是H无穷控制?

H无穷控制(H∞ Control)是一种基于数学优化的鲁棒控制方法,旨在设计对系统不确定性和外部干扰具有强韧性的控制器。其核心思想是通过最小化系统传递函数的H无穷范数(即频率响应的最大增益),确保在最恶劣工况下仍能维持稳定性和性能指标。这种方法特别适用于模型存在参数摄动或未建模动态的情况,例如自动驾驶车辆在复杂道路环境中面临的传感器噪声、路面扰动等问题。

在自动驾驶领域,H无穷控制常被用于横向和纵向运动控制系统的设计。与传统的PID控制相比,H∞控制器能更好地处理车辆动力学模型的不确定性,如载重变化导致的质心偏移,或轮胎侧偏刚度的非线性特性。例如在路径跟踪场景中,通过将道路曲率变化视为系统干扰,H∞控制可显著降低轨迹跟踪误差,这对于保证L3级以上自动驾驶系统的舒适性和安全性至关重要。当前研究趋势正将H∞控制与模型预测控制(MPC)结合,形成兼顾鲁棒性和优化性能的混合控制架构。