一类不确定分数阶混沌系统同步的自适应滑模控制方法

针对一类系统不确定及受外界干扰的分数阶混沌系统,本文首先将分数阶微积分应用到滑模控制中,构造了一个具有分数阶积分项的滑模面.针对系统不确定及外界干扰项,基于分数阶Lyapunov稳定性理论与自适应控制方法,设计了一种滑模控制器以及分数阶次的参数自适应律,实现了两不确定分数阶混沌系统的同步控制,并辨识出相应误差系统中不确定项及外界干扰项的边界.在分数阶系统稳定性分析中使用的分数阶Lyapunov稳定性理论及相关函数都可以很好地运用到其它分数阶系统同步控制方法中.最后数值仿真验证了所提控制方法的可行性与有效性.     

基于分数阶滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决基于传统滑模观测器的永磁同步电机转速和位置估计精度不高以及抖振过大等问题,设计了一种分数阶滑模观测器。首先根据分数阶理论提出一种分数阶滑模趋近律,并证明其稳定性;然后将永磁同步电机的定子实际电流与估计电流的差值作为滑模面,利用分数阶滑模趋近律设计滑模观测器的控制律,获取反电动势后采用锁相环提取转速和位置;最后建立了永磁同步电机无传感器矢量控制的仿真模型。仿真结果显示新型分数阶滑模观测器不仅静态性能好,而且与基于指数趋近律设计的滑模观测器相比,具有动态跟踪速度快、观测精度高、抖振小等优点。     

基于分数阶滑模控制的无人机轨迹跟踪控制器设计

四旋翼无人机在农业、工业和国防等领域广泛应用,但其复杂的系统特性和对扰动的敏感性使得控制变得困难。首先,考虑分数阶方法具有良好的鲁棒性以及调节灵活性的优点,将整数阶积分滑模面和改进的分数阶指数趋近律相结合,设计出了一种新的分数阶积分滑模控制器。然后,将所设计的分数阶积分滑模控制器应用于四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题。仿真结果表明,所提控制器作用下的四旋翼无人机进行轨迹跟踪时响应速度快、无超调,且对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

分数阶微积分在数字水印中的应用研究

提出并实现了基于分数阶微积分运算的数字水印系统模型.将分数阶微积分运算阶次v作为水印嵌入与提取的密钥,嵌入的水印能够获得好的不可感知性.在信息提取端,如果不知道确切的分数阶微积分运算阶次,将无法完成水印信息的提取,从而保证了发送者与合法接收者之间通信的有效保密性.利用Matklb进行计算机仿真实验证实了基于分数阶微积分运算的数字水印系统的有效性与可行性.     

分数阶控制研究综述

作为控制科学与工程中一个新的研究领域,分数阶控制的研究愈来愈被关注.简要介绍了分数阶控制的数学背景和基本知识,对分数阶控制理论及应用(分数阶系统模型、系统分析、分数阶控制器、非线性分数阶系统、系统辨识)的研究作了总结、评述和展望.     

分数阶微积分在数字水印中的应用研究

提出并实现了基于分数阶微积分运算的数字水印系统模型。将分数阶微积分运算阶次v作为水印嵌入与提取的密钥,嵌入的水印能够获得好的不可感知性。在信息提取端,如果不知道确切的分数阶微积分运算阶次,将无法完成水印信息的提取,从而保证了发送者与合法接收者之间通信的有效保密性。利用Matlab进行计算机仿真实验证实了基于分数阶微积分运算的数字水印系统的有效性与可行性。     

分数微积分理论在非线性车辆悬架滑模控制中的应用

基于分数微积分理论,提出分数阶”天棚”阻尼控制概念,并以它控制的悬架为参考模型,提出一个控制效果理想、鲁棒性好的悬架滑模控制的新策略,并应用于非线性悬架的动力学控制中．文中给出了一种精度较高,收敛稳定的分数阶系统的数值算法,最后对非线性悬架的滑模主动控制进行数值仿真,验证了新控制策略优良的控制效果．     

基于输出反馈滑模控制的分数阶超混沌系统同步

以具有更大秘钥空间的分数阶超混沌系统为驱动系统和响应系统,利用具有实际应用意义的输出反馈滑模控制实现两个系统的同步.通过对同步误差系统方程进行结构分解,在辅助系统的基础上设计具有输出反馈特性的滑模控制律.在分数阶系统稳定性理论基础上利用MATLAB YALMIP工具箱对滑模参数进行整定,并利用分数阶Lyapunov稳定性定理证明了滑模控制律和自适应滑模控制律的稳定性.最后,数值仿真表明了本文方法的有效性和可行性.     

飞翼布局无人机分数阶积分滑模姿态控制

针对存在复合干扰的飞翼布局无人机(UAV)姿态控制问题,提出了一种基于分数阶积分滑模与双幂次趋近律的姿态跟踪控制方案.结合分数阶微积分及滑模变结构控制理论,设计了分数阶积分滑模面.为解决传统趋近律收敛时间长和抖振严重等不足,提出一种具有二阶滑模特性且有限时间收敛的双幂次趋近律.在名义控制律的基础上,设计super twisting滑模干扰观测器,实现对复合干扰的估计和补偿,增强内外环控制器应对复合干扰的鲁棒性.为充分利用冗余操纵面与解决非线性舵效问题,在飞行控制系统中引入了非线性控制分配环节.仿真结果验证了所提方案的有效性.     

基于Riemann-Liouville分数阶模型的Buck变换器改进分数阶互补滑模控制

主要研究分数阶Buck变换器的互补滑模控制(CSMC)方法.首先,基于电子元件实际非整数阶的特性与Riemann-Liouville(R-L)定义相比,Caputo定义更能准确描述Buck变换器模型的结论,建立基于R-L定义的分数阶Buck变换器数学模型.然后,将参数不确定性和外部扰动统一为匹配干扰和不匹配干扰,建立两个分数阶干扰观测器(FDOB)分别实现对干扰及其分数阶导数的跟踪.进而,设计新型分数阶互补滑模面,利用CSMC的高精度和分数阶微积分的记忆特性提升滑模运动的鲁棒性和稳态精度;设计新型趋近律,提升趋近速度的同时保证滑模面邻域内的鲁棒性.最后,基于Mittag-Leffler稳定性理论证明滑模控制器的稳定性.仿真结果验证了所提出FDOB的优越性,控制器相比传统滑模方法能够得到更好的动态性能和更低的稳态误差.     

分数阶微积分在图像处理中的研究综述*

综述了关于分数阶微积分理论在数字图像底层处理中的应用研究,具体包括:分数阶微积分和分数阶偏微分方程的基本理论及分数阶傅里叶变换的基本性质;分数阶微分滤波器的构造及在图像增强中的应用研究;分数阶积分滤波器的构造及在图像去噪中的应用研究;分数阶偏微分方程在图像去噪中的应用研究。最后,总结了分数阶微积分理论在图像处理中已取得的研究成果,并结合已有的基于分数阶微积分理论的图像底层处理模型,展望了分数阶微积分理论在图像处理中的应用前景。     

非匹配不确定MIMO系统的分数阶终端滑模控制

针对一类非匹配不确定多输入多输出(Multi-input multi-output, MIMO)系统提出一种分数阶终端滑模控制(Fractional-order terminal sliding-mode, FOTSM)策略, 使系统输出收敛到零而非其邻域. 该方法解除传统反步法控制律设计中, 虚拟控制增益右伪逆矩阵必须存在的严苛限制; 对系统不确定性的假设不局限于慢时变和H2范数有界型扰动, 分析控制增益存在摄动情况下系统的控制问题. 分数阶终端滑模面及其控制律的设计使得虚拟和实际控制信号连续, 削弱抖振现象, 利用自适应滑模切换增益技术解决由控制增益矩阵摄动引起的代数环问题. 最后, 仿真分析验证所提方法的正确性和优越性.     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器分数阶滑模控制技术仿真研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统在启动时电机转速较低,电机的反电动势较小,信噪比太低无法满足精确估计条件的问题,采用一种分段启动控制策略,当系统转速较低或刚开始启动时,通过他控恒转矩起动方式;当电机转速较高时,通过建立分数阶滑模观测器来实现转子位置的准确预测,并通过分数阶滑模控制器实现对电机的控制。通过在Matlab/Simulink平台中的仿真,直流电压311V,开关频率设为5kHZ,给定初始参考转速为600r/min,在0.2s突加1.5N?m转矩,分数阶观测器能够实现电机的平滑启动,且达到良好的静态和动态控制性能,从而使电动汽车能够更加安全可靠,为汽车产业的可持续发展提供技术支持。     

基于分数阶滑模控制技术的永磁同步电机控制

针对传统整数阶滑模控制系统中存在的抖震问题,本文提出了分数阶滑模控制策略并应用到永磁同步电机的速度控制.传统滑模控制器中的开关函数由作用在切换流型或其整数阶导数面推广到其分数阶导数面,利用分数阶系统的特性,缓慢地传递系统的能量,有效地削减抖震.本文采用模糊逻辑推理算法,实现软开关切换增益的自整定.仿真和实验证明,本文提出的分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统参数变化和外部扰动的鲁棒性.     

分数阶混沌系统的主动滑模同步

结合主动控制和滑模控制原理,提出了一个同步分数阶混沌系统的主动滑模控制方法.该方法首先用分数阶积分对所有维状态分量设计一个滑模面,分数阶混沌系统在该滑模面上稳定.然后采用极点配置的方法获得主动滑模控制器中的增益矩阵.应用Lyapunov稳定性理论、分数阶系统稳定理论对所提的控制器的存在性和稳定性分别进行了分析.对分数阶Lorenz系统进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

永磁同步电机伺服系统模糊分数阶滑模控制

针对传统整数阶滑模控制系统中的抖震问题,结合分数阶理论、模糊逻辑推理和滑模控制技术的优点,提出了模糊分数阶滑模控制策略.将传统滑模控制器中的整数阶切换面推广到分数阶并设计了全控制域滑模面,保证系统在整个控制域都具有较强的鲁棒性.采用模糊逻辑推理算法,实现了开关切换增益的自整定.仿真和实验验证了模糊分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统外部扰动的全局鲁棒性.     

滑模控制方法在硬盘磁头定位控制中的应用

对硬盘驱动伺服系统应用了滑模控制系统,包括采用近似时间最优控制的寻道控制及基于滑模控制的跟踪控制;为了调节系统快速到达稳态的时间并削弱抖振对于硬盘磁头系统的影响,设计了一种新的随时间变化的离散趋近律的滑模控制策略,引入二次型李亚普诺夫函数证明滑模面的到达性及渐近稳定性;通过仿真验证了该改进离散趋近律在寻道跟踪控制过程中的快速性。     

分数阶鲁棒自适应控制

研究了分数阶模型参考自适应控制系统.引入了分数阶微积分的概念,利用系统的输入输出,通过构造辅助信号设计了分数阶的自适应控制器和一类新的有界干扰系统的变结构分数阶鲁棒自适应控制器.基于分数阶微积分和Lyapunov稳定性理论,证明了所设计的闭环系统的稳定性.最后,仿真实验验证了此方法的有效性.     

集成神经网络与自适应算法的分数阶滑模控制

针对被控对象的参数时变和外部扰动问题,本文融合神经网络的万能逼近能力和自适应控制技术,并结合分数阶微积分理论,提出了基于神经网络和自适应控制算法的分数阶滑模控制策略.本文采用等效控制的方法设计滑模控制律,并利用神经网络的万能逼近能力估测控制律的变化,结合自适应控制算法和分数阶微积分理论抑制传统滑模控制系统的抖震,同时根据Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性,最后给出了实验结果.实验结果表明,本文提出的基于神经网络和自适应控制算法的分数阶滑模控制系统,能保持滑模控制器对系统外部扰动和参数变化鲁棒性的同时,也能有效地抑制抖震,使得系统获得较高的控制性能.