基于分数阶PD速度控制器的永磁同步电动机控制研究

为了实现交流永磁同步电机的高性能速度控制,提出一种能满足系统稳定性和鲁棒性要求的分数阶比例微分控制器。为评价该控制器的性能,将该控制器和采用最优化设计的整数阶比例积分控制器分别应用于同一系统进行了仿真和原型实验。结果表明:采用文中提出的分数阶比例微分控制器的系统响应速度、跟随性能和节能效果均优于采用整数阶比例积分控制器的系统。     

基于分数阶微积分的模糊分数阶控制器研究

在分析分数阶微积分的基础上,提出了一种新型模糊分数阶比例积分微分控制器.分数阶微积分将传统控制器中的积分和微分的阶数扩展到任意实数,为控制器的设计提供了比传统整数阶更好的性能扩展.结合分数阶比例积分微分控制器和模糊控制逻辑,用分数阶比例积分微分单元代替传统的模糊比例积分微分控制器中的比例积分微分单元,构建了模糊分数阶比例积分微分控制器的结构,采用模糊逻辑推理和Tus-tin离散方法实现了模糊分数阶比例积分微分控制器的计算.最后,用数字仿真方法和不同条件下的对比分析验证了新型模糊分数阶比例积分微分控制器的优良控制特性.研究结果表明,设计的新型模糊分数阶比例积分微分控制器对非线性和参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

制导弹箭分数阶控制系统

针对制导弹箭控制系统中系统参数出现较大的非线性和时变性等问题,整数阶PID控制难以获得满意的控制效果.根据分数阶微积分的定义和性质,构造了分数阶控制器的结构,分析了其控制器参数对系统性能的影响,将分数阶控制器应用到制导弹箭的控制系统设计中,并对制导弹箭的分数阶控制系统进行了研究.结果表明,分数阶控制器较PID控制器有更强的鲁棒性和抗干扰能力,可以应用于制导弹箭的控制系统中,设计的分数阶控制器的频域和时域响应特性较PID控制器要好.研究结果为分数阶控制器在制导弹箭控制系统中的应用提供了理论基础.     

分数阶Victor-Carmen系统自适应比例积分滑模同步

研究了分数阶Victor-Carmen系统的自适应比例积分滑模同步,提出了一种分数阶比例积分滑模面及自适应控制律,得到了分数阶Victor-Carmen系统自适应比例积分滑模同步的充分条件.研究表明:满足一定条件分数阶Victor-Carmen系统的主从系统能够取得自适应比例积分滑模同步.     

分数阶PID控制器及其数字实现

提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器)，把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域，它不但适合于分数阶系统，也适用于某些整数阶系统，并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果．给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式，运用Grunwald—Letnicov分数微积分定义，取有限项作近似处理，从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器．仿真结果证明了所给方法的有效性．     

IPMC分数阶模型的建立与控制

IPMC是一类具有很好应用前景的电活性智能材料,但响应机理复杂且具有非线性限制了其开发与应用。分数阶控制是对传统整数阶控制理论的概括和补充,分数阶控制理论使得传统经典的PID控制理论更具有可模拟性和鲁棒性。为了准确地建立IPMC驱动器的模型并说明分数阶控制的优越性,本文首先建立了描述IPMC驱动器的整数阶模型和分数阶模型,然后比较两种模型的拟合精度,确定采用拟合精度更高的分数阶模型来描述IPMC驱动性能。并针对IPMC分数阶模型设计了整数阶PI控制器和分数阶 PID控制器。最后通过仿真分析可见,分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,通频带更宽,可应用于控制IPMC的形变,证明了应用分数阶控制方法使得被控系统的性能得到了明显的改善。     

电机位置系统的分数阶PID控制

采用了增益鲁棒规则设计了分数阶PID(FOPID)控制器,并对电机位置系统进行了仿真,仿真结果表明分数阶PID控制器的鲁棒性及动态响应性能要优于传统的整数阶PID(IOPID)控制器,从而验证了该控制器的有效性与合理性。     

异步电机全分数阶矢量控制系统的设计与实现

为实现异步电机的高性能控制,提出了一种基于全分数阶PIλDμ控制器的矢量控制系统设计方法。根据分数阶控制器的数学特征,确定矢量控制系统中分数阶电流环控制器和分数阶电压环控制器的形式;根据相位裕量、幅值及增益鲁棒性准则求出分数阶控制器的参数;在数值仿真中,采用Oustaloup递归滤波器来实现分数阶算子的近似和有理化,对比了同样设计标准下整数阶控制器和分数阶控制器在横转速、转速变化和负载突变下的动态性能。对所提控制方法进行了实验验证,结果表明:相较于采用整数阶PID控制器系统,采用电流转速双闭环全分数阶PIλDμ控制器系统的跟随性能和抗扰性能更优,使用分数阶的矢量控制系统能使阶跃响应的超调量和调节时间分别下降24.84%和7.35%,在输入变化的系统中分数阶的动态降落为整数阶的22.5%。研究结果表明,所提分数阶控制器的设计方法可用于异步电机高性能矢量控制系统。     

离子聚合物-金属复合材料分数阶模型的建立与控制

IPMC是一类具有很好应用前景的电活性智能材料,但响应机理复杂且具有非线性限制了其开发与应用。分数阶控制是对传统整数阶控制理论的概括和补充,分数阶控制理论使得传统经典的PID控制理论更具有可模拟性和鲁棒性。为了准确地建立IPMC驱动器的模型并说明分数阶控制的优越性,首先建立了描述IPMC驱动器的整数阶模型和分数阶模型,然后比较两种模型的拟合精度,确定采用拟合精度更高的分数阶模型来描述IPMC驱动性能。针对IPMC分数阶模型设计了整数阶PI控制器和分数阶PIλDμ控制器。最后通过仿真分析可见,分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,通频带更宽,可应用于控制IPMC的形变,证明了应用分数阶控制方法使得被控系统的性能得到了明显的改善。     

模糊控制系统的解析结构与鲁棒性分析

根据实际工业过程对鲁棒性的要求,以解析形式分析说明了模糊控制器是一类变参数的比例积分（PI）控制器,并且由于其模糊特性,在工况发生变化时该控制器能够自调整PI的比例参数,得到较好的控制效果．将该模糊控制器与传统比例积分微分（PID）控制器进行比较,仿真结果验证了其有效性．     

基于分数阶PI~λ控制器的单容水箱液位控制

讨论分数阶PIλ控制器在单容水箱液位控制中的应用问题,给出了一种基于图解稳定性准则的PIλ控制器的设计方法.研究了PIλ控制器的参数稳定域,然后在稳定域内进行系统性能的设计,并提出具体的设计算法.通过Matlab仿真和水箱液位控制系统的实际操作实验,对分数阶PIλ控制器、整数阶PI控制器和常规Ziegler-Nichols参数整定方法进行比较,说明了本文设计方法的有效性和分数阶PIλ控制器的优越性.     

参数自调整模糊-PI控制器在转位控制系统中的应用

针对车载导航系统中的转位系统所存在的干扰非线性和不确定性,设计了双闭环控制系统. 内环采用参数自调整模糊-PI复合控制器,利用模糊控制的仿人控制思维,改善了系统的动态性能;引入的PI调节器保证了系统的稳定精度,弥补了模糊控制的不足,系统的鲁棒性和稳态精度都有所提高;在进行控制器切换时,依据控制量的大小调整PI控制器的参数. 外环使用PI控制,保证了位置控制精度. 仿真数据表明,在外界干扰存在的情况下,通过双环控制,转位控制系统具有运行平稳、抗干扰能力强且定位精度高的特点.      

最优分数阶PIλDμ网络时延控制器

将分数阶控制理论应用于网络控制系统的时延研究当中,设计了适用于网络控制系统的分数阶最优PIλDμ控制器,并通过仿真实验将其针对固定时延和随机诱导时延的控制效果与整数阶最优PID控制器作了比较.实验结果表明,分数阶控制器和整数阶控制器在应用于对象为整数阶的网络控制系统时均能得到较为理想的效果,但分数阶控制器得到的阶跃响应的超调量更小、上升时间和调节时间也都相对更短,这说明最优分数阶PIλDμ针对网络时延具有更为理想的控制效果.     

一种无刷直流电机模糊PI控制器设计

为克服传统的PI控制器参数整定方法在无刷直流电机控制中存在精度低、抗干扰能力弱等的不足,本文提出了一种基于PSO-GSA算法的模糊PI控制器设计方法。PSO-GSA算法融合了PSO算法的全局开发能力和GSA算法的局部探索性能,具有更加优异的最优值搜索能力。将PSO-GSA算法用于优化模糊PI控制器的量化因子和比例因子,实现了模糊控制对PI控制器的实时、高精度调节。仿真和实验表明,该方法可以使得无刷直流电机控制有较好的稳定性和鲁棒性,电机转速控制的精度有显著提高。     

最优PI控制器参数整定及评价

传统的PI(proportional-integral)控制器整定公式不能灵活地适应具体控制系统特定的性能要求。该文提出一种面向性能指标的最优PI控制器参数整定和鲁棒性评价的方法。首先基于广义Hermite-Biehler定理,计算保证闭环系统稳定的PI控制器参数范围;然后利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照指定的性能指标在该范围内进行参数优化。根据Monte-Carlo随机试验原理,对模型参数在一定范围内摄动时的鲁棒稳定性和性能鲁棒性进行了定量的比较和评价。仿真研究表明,方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在模型发生摄动时与其他4种方法相比较,具有较好的性能鲁棒性。     

基于 BP 网络的 PI 控制器的研究

从ＢＰ网络的特点出发,讨论了基于ＢＰ网络的ＰＩ控制器的结构仿真结果表明：该系统不仅具有满意的动态特性,而且具有较强的鲁棒性与自适应性     

基于遗传算法的三环无刷直流电机控制系统研究

针对无刷直流电机的位置跟踪问题,借助于噪声滤波器、电机本体和三环PI控制器,设计电机位置跟踪模型,并借助改进的遗传算法确定PI参数的次优值,提供了一种基于智能优化技术的无刷直流电机位置跟踪控制系统设计方法。数值实验比较显示,该方法较之传统的参数整定方法更可行,能使控制系统的输出响应跟踪更快及无超调量。     

三相电压型PWM整流器滑模变结构直接功率控制

摘 要：本文提出了一种基于滑模变结构控制理论的三相PWM整流器直接功率控制方案,它利用滑模变结构控制系统的鲁棒性和动态性能较好、参数整定简单的优点,解决了传统上基于PI算法的直接功率控制系统抗扰性能差、对PI控制参数较敏感、网侧电流总谐波含量（THD）较大的缺点;在MATLAB/SIMULINK环境中建立仿真模型,对滑模控制和PI控制两种方案进行仿真比较,结果表明滑模控制方案明显优于PI控制方案.     

Position control of direct-drive permanent magnet linear actuators

The paper illustrates the typical variations of the direct-drive permanent magnet linear actuators and introduces two types of position control; a PI controller and a fuzzy controller. They respectively have their own advantages and disadvantages. The experiment have shown that the PI controller has better repeatability, while the fuzzy logic controller has smaller cumulative position square-error which can lead to a high positional accuracy.