- 定义：结构不确定性指的是系统的结构特性存在的不确定性。这意味着系统的动力学特性可能受到非线性、时变、时滞、饱和等因素的影响，导致系统的结构模型具有一定的不确定性。
- 影响：结构不确定性会使得控制器的设计更加困难，因为传统的线性或时不变控制方法可能无法有效应对这种不确定性。因此，需要采用更复杂的控制策略，如鲁棒控制、自适应控制或滑模控制等，来降低这种不确定性的影响。
- 柔性关节的非线性特性：柔性关节在运动时表现出复杂的非线性特性，如关节的柔性变形、弹性恢复力等。这些非线性特性难以用精确的数学模型来描述，因此在建模过程中会产生结构不确定性。
- 模型的简化与近似：为了降低模型的复杂度并提高计算效率，常常需要对机器人柔性关节动力学模型进行简化和近似。然而，这些简化和近似可能会导致模型与实际系统之间存在差异，从而产生结构不确定性。
- 未建模动态：在建模过程中，可能忽略了一些对系统性能有重要影响的因素，如关节之间的摩擦、传动机构的柔性等。这些因素在模型中被视为未建模动态，它们的存在也会导致模型的结构不确定性。
结构不确定性影响的是系统的整体结构和动力学特性，而参数不确定性则主要影响系统的参数值。
参数不确定性可能会改变系统的零极点分布，但一般不会改变模型的结构（如动态阶次）。在实际系统中，各类参数的测量误差和元件老化等因素引起的模型变化都可以通过参数的摄动来描述。
由于实际系统中的各种因素，如环境干扰、参数变化、未建模动态等，导致系统模型与实际系统之间总是存在一定的差异。这种差异被称为系统的结构不确定性。为了更准确地描述系统的性能和稳定性，需要建立系统的结构不确定性模型。
在建立系统的结构不确定性模型时，结构的体现主要体现在模型的结构和参数的确定性上。以下是如何表明和凸显结构不确定性模型的几个关键点：
- 模型结构的已知性：首先，结构不确定性模型的前提是模型的结构是已知的。这意味着我们了解系统的主要组成部分和它们之间的相互作用关系，并能够通过数学表达式或方程式来描述这些关系。
- 参数的不确定性：结构不确定性主要体现在模型参数的不确定性上。这些参数可能由于测量误差、系统运行状态的变化、元器件老化等原因而具有不确定性。在模型建立过程中，我们不能精确地知道这些参数的确切值，或者这些参数的值可能随时间变化。
在建立系统的结构不确定性模型时，实际上“结构”是指系统的基本框架、组件以及它们之间的相互作用关系，这部分在建模时是已知的或预设的。然而，当我们提到“结构不确定性”时，指的是在这个已知结构框架内，系统参数的不确定性或系统动态特性的不确定性。
具体来说，一个系统的结构不确定性模型包含以下两个方面：
-
系统结构：这是指系统的基本组成部分（如电机、传动机构、传感器等）以及它们之间的相互作用关系（如动力学方程、控制逻辑等）。在建模时，这些结构信息是已知的，用于构建系统的数学模型。
-
结构不确定性：尽管系统结构是已知的，但系统参数或动态特性可能由于各种因素（如测量误差、环境变化、部件老化等）而存在不确定性。这种不确定性可能表现为参数值的波动、动态特性的变化等。在建立结构不确定性模型时，我们需要考虑这些不确定性因素，以便更准确地描述系统的实际行为。
因此，结构不确定性模型并不是指系统结构本身的不确定性，而是指在已知系统结构框架下，系统参数或动态特性的不确定性。这种不确定性需要通过适当的数学方法（如概率分布、摄动分析、区间分析等）来建模和量化，以便更全面地了解系统的性能和稳定性。
- 优化设计：μ综合可以通过优化控制器参数，使得控制系统的性能指标达到最佳状态。这可以帮助工程师提高系统的性能和可靠性，同时降低成本和复杂度。μ综合技术扩展了H∞综合方法，设计了一种针对SISO（单输入单输出）或MIMO（多输入多输出）不确定对象的鲁棒控制器。
- 统一考虑鲁棒稳定性和鲁棒性能：μ综合方法的核心目的是将各种形式的不确定性整合表示为一个对角阵形式的结构，从而有效地降低鲁棒控制系统设计的保守性，并把鲁棒稳定性和鲁棒性能统一考虑。这有助于在不确定性存在的情况下，同时保证系统的稳定性和性能。
- 处理多种不确定性：μ综合可以处理参数不确定性、动态不确定性等多种不确定性因素。使用musyn命令可以对具有这些不确定性的控制对象执行μ合成。
- 自动化和迭代优化：μ综合可以自动生成控制器，并通过迭代过程（如D-K迭代）来优化系统的鲁棒H∞性能。这种自动化和迭代优化的过程有助于减少设计时间和提高设计效率。