网络控制系统分数阶PI~λD~μ控制器研究

针对带延时的分数阶的网络控制系统,采用分数阶的P I D控制器对系统进行仿真,并与不存在网络时延的系统进行对比。仿真结果表明,网络时延使系统敏感性增加,但分数阶控制器本身的鲁棒性,仍可保证系统具有良好的控制效果。     

分数阶系统的分数阶PID控制器设计

对于一些复杂的实际系统,用分数阶微积分方程建模要比整数阶模型更简洁准确.分数阶微积分也为描述动态过程提供了一个很好的工具.对于分数阶模型需要提出相应的分数阶控制器来提高控制效果.本文针对分数阶受控对象,提出了一种分数阶PID控制器的设计方法.并用具体实例演示了对于分数阶系统模型,采用分数阶控制器比采用古典的PID控制器取得更好的效果.     

一种分数阶预测控制器的研究与实现

本论文研究了一种新型预测控制器RTD-A的分数阶实现方法及应用. 与常规控制器比较, RTD-A控制器具有参数意义明确, 易于整定和实施的优点. 论文将RTD-A控制器扩展到分数阶形式, 并与经Z-N法整定的分数阶PI?D1控制器和Wang-Juang-Chan法整定的PID控制器进行了比较. 所提出的分数阶预测控制器在设定值跟踪, 克服负荷扰动, 鲁棒性等方面都有较理想的控制性能. 仿真结果验证了这种分数阶预测控制器的有效性.     

分数阶PIλDμ控制器的一种状态空间实现

首先回顾了分数阶微积分、分数阶系统和分数阶PIλDμ控制器的数学描述,对于一类分数阶SISO被控对象,提出了一种基于整数阶微分算子的分数阶PIλDμ控制器的S平面状态空间实现.同时,在Matlab Simulink仿真平台实现了基于Oustaloup连续滤波器法的分数阶微分算子和该状态空间实现,并基于遗传算法整定了状态空间参数.仿真结果验证了该状态空间的有效性与正确性.     

一类采用分数阶PIλ控制器的分数阶系统可镇定性判定准则

针对含有一个分数阶项的区间分数阶被控对象,提出了采用分数阶PIλ控制器的闭环系统可镇定性判定准则.将闭环系统的特征函数分解为扰动函数和标称函数,给出了扰动函数值集顶点的构造方法.根据被控对象分数阶阶次和控制器的阶次,研究了值集形状是否切换和切换频率的计算方法.此外,给出了测试频率区间的上下界,以实现在有限频率区间内判定闭环系统值集与原点的位置关系.在假设值集顶点函数在测试频率区间内不为零和闭环标称系统稳定的情况下,以解析的方式提出了采用分数阶PIλ控制器闭环系统的可镇定性判定准则.最后,通过对数值算例的可镇定性分析,验证了提出的判定准则的有效性.     

一类分数阶系统的分析及控制器设计

针对一类与传统一阶惯性环节传递函数结构类似的分数阶系统,推导出该类分数阶系统稳定的参数取值范围,并给出了不同时间响应与分数阶阶次的对应关系.然后基于该类分数阶系统同时设计了分数阶PIλ控制器和整数阶PI控制器,控制器参数采用粒子群优化算法得到.结果表明:在控制该类对象时两者均能取得很好的控制效果,证明了本文所提方法的有效性.但由于整数阶PI控制器比分数阶PIλ控制器简单且便于实现,因此在工程应用中针对该类分数阶对象选择PI控制器即可满足要求.     

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.     

精馏塔时滞过程的分数阶PIλDμ控制器设计

本文针对精馏塔不稳定时滞过程,提出一种基于设定值加权的分数阶PIλDμ控制器设计方法.首先采用比例环节构成内环反馈镇定不稳定时滞过程,然后基于等效的过程模型,依据设定值加权方法设计分数阶PIλDμ控制器,并进行了控制器参数整定.仿真结果表明:分数阶PIλDμ控制器可以使精馏塔不稳定时滞过程系统获得良好的动态响应特性,干扰抑制特性以及克服系统参数变化的鲁棒性.     

复杂系统的分数阶内模控制器设计

针对高阶复杂系统提出一种分数阶内模控制器设计方法。利用微粒群算法(PSO)进行模型化简,基于内模控制(IMC)原理设计分数阶控制器,该控制器仅有一个可调参数,并根据鲁棒性能指标给出控制器参数整定的解析表达式。仿真结果表明,该方法可以使系统同时具有良好的目标值跟踪特性、扰动抑制特性以及克服参数变化的鲁棒性。     

分数阶参数不确定系统的PI^λ控制器

利用求解分数阶参数不确定系统稳定域的方法,设计了使分数阶参数不确定系统具有鲁棒性的分数阶PIλ控制器.首先采用Kharitonov理论,将分数阶参数不确定系统分解成若干个参数确定的子系统,然后用D分解方法分别求出在PIλ控制器的控制下,使各个子系统都取得较大稳定域的参数λ值.再采用此λ值构建PIλ控制器并计算各个子系统的稳定域.各个子系统稳定域的交集即为参数不确定系统在PIλ控制器控制下的稳定域.同时证明了所构建的PIλ控制器能稳定整个参数不确定系统组.最后在稳定域内取控制器参数值,便构成了所设计的PIλ控制器.文中采用实例对此设计方法进行验证,并用所构建的PIλ控制器对参数不确定系统组的各个子系统进行阶跃响应分析,结果表明PIλ控制器对参数不确定系统具有较强的鲁棒性.     

分数阶PIλDμ控制器参数整定方法——极点阶数搜索法

分数阶PI^λD^μ控制器将传统整数阶PID控制器的微分与积分阶数扩展到分数．利用μ、λ两个参数，可以灵活地设计HD控制器．本文提出了一种整定分数阶PI^λD^μ控制器参数的有效方法——极点阶数搜索法．其基本原理是，首先估计分数阶PI^λD^μ控制器的比例参数Kp，然后设计一对稳定度较好的极点，再估计参数μ和λ的搜寻范围，最后将Kp、极点代入分数阶控制系统的特征方程中，并在μ和λ的搜寻范围内搜寻一组能满足分数阶控制系统时域性能指标的分数阶PI^λD^μ控制器的参数群、Kp、K1、KD、μ．仿真结果证明，用极点阶数搜索法设计出的分数阶PI^λD^μ控制器能更好地调节分数阶被控系统．     

时滞分数阶系统PDμ控制器参数整定的图解法

针对时滞分数阶系统,讨论分数阶PDμ控制器的参数整定问题.首先,利用一个可应用于时滞分数阶系统的图解稳定性准则,固定μ值,在比例一微分平面上绘制PDμ控制器参数稳定域,并讨论不同肛值对参数稳定域形状和大小的影响.该图解稳定性准则给出的是时滞分数阶系统稳定的一个充分必要条件,所得结果没有任何保守性.然后,将该种图解法思想扩展应用于系统性能设计,给出PlY'控制器最优参数整定的图解设计方法.在稳定域内分别考虑幅值裕度、相角裕度和相对稳定度性能设计问题.最后,提出了PDμ控制器参数整定的具体算法.仿真设计算法说明该图解法简洁有效,设计灵活,为一种实用的工程设计方法.     

基于模型降阶的分数阶系统动态性能研究

由于大多数分数阶系统阶次过高,使得系统的控制器设计变得非常困难,会造成系统控制精度变差且动态性能降低等不利因素,而模型降阶技术是解决这一问题的有效工具.首先简要介绍了H2范数模型降阶的一般方法,并提出一种新的降阶模型结构,可以使降阶后的模型扩展到分数阶并且更加精确地逼近各种高阶系统.仿真结果证明,采用改进型H2范数模型降阶方法不仅保持了原有分数阶模型系统的动态性能而且还提升了原有整数阶模型系统的动态性能.     

分数阶控制器的数字实现及其特性

针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,研究了分数阶控制器的数字实现方法和控制特性．取Grunwald-Letnikov定义有限项,并直接离散化,得到有限记忆数字实现法;利用Tustin算子生成函数把分数阶微分由复频域变换到Z域,然后用连分式展开式CFE(continued fraction expansion)近似展开,可得到Tustin CFE数字实现法．两种方法的频域对比分析表明Tustin CFE法优于有限记忆法．采用设计的分数阶控制器的数字实现方法,对分数阶控制器和传统PID控制器的控制性能进行了对比实验分析．研究结果表明:分数阶控制器对非线性具有较强的控制能力．     

分数阶PD控制器在时滞伺服系统中的研究

分数阶微积分理论的发展推动了分数阶微积分在各个领域的广泛应用,分数阶控制算法的研究也成为近几年的研究热点.目前分数阶控制理论的研究主要集中在理论分析,对于目前所研究的这类工程性较强的控制对象,成熟的研究成果较少.针对实际工程中含有时滞的伺服系统模型,将Flat phase法和系统稳定性裕度条件相结合,设计了分数阶PD控制器.此PD控制器结构简单,对参数变化稳定性好,控制精度高.为了对比仿真实验,文章还设计了整数阶PID控制器.仿真结果表明,分数阶控制器比传统整数阶PID控制器的控制精度更高,鲁棒性更好.     

基于H∞优化设计分数阶PDμ控制器

本文针对分数阶时滞系统,利用H∞优化理论,设计分数阶PDμ控制器.首先,给定微分阶次μ,利用图解稳定性准则确定并画出分数阶时滞系统的PDμ控制器在（Kp,Kd）参数平面上的稳定域.然后,在稳定域内计算出满足补灵敏度函数的H∞范数约束的控制器比t例增益和微分增益,并确定H∞边界曲线.最后,通过改变H∞控制器的微分阶次,能得到H∞曲线与分数阶次μ之间的关系.     

分数阶控制系统

随着基于分数阶次的数学理论日益完善,分数阶控制系统也越来越广泛地被研究和讨论。为了完善分数阶控制系统的理论体系,给出了分数阶系统的总体综述。介绍了分数微积分的定义,给出了分数阶线性定常系统的传递函数和状态空间描述,简要介绍了分数阶控制系统的复频域分析和分数阶控制器及控制器的设计方法,并分析了几种设计方法的优缺点。分数系统的研究必然能找到合适的切入点广泛地进入现代控制领域,为真正实现工业控制自动化提供强有力的理论依据。     

分数阶控制器在电机振动控制中的应用

对于一些复杂的控制系统,分数阶控制器的控制效果较于整数阶PID控制器的控制效果会更为优越.主要是通过对交流电机的振动抑制实验,从电机的转速和振动情况上分析,通过对参数的合理调节,分数阶控制器将获得比整数阶PID控制器更好的控制效果.     

基于分数阶PI的逆变器双环控制研究

研究逆变器波形控制技术的问题,传统PI控制存在明显的缺点,导致输出电压质量不佳.为了提高逆变器输出电压的稳态和动态性能,提出了一种新的分数阶PI控制策略.分数阶PI控制器比PI控制器多了一个可调参数λ,使设计更加灵活,性能更加优越.仿真结果显示,分数阶PI控制策略提高了逆变器输出电压的稳态精度,增强了负载抗干扰能力,系统获得较快的动态响应,改进控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要圣者价值.     

基于SICPSO算法的PI^λD^μ控制器参数整定北大核心CSCD

分数阶PID控制器具有5个可调参数KP、KI、KD、λ、μ,能够取得更好的控制效果。目前针对PIλDμ控制系统的参数整定与优化方法已成为分数阶控制领域的研究热点,但由于参数整定变得更加复杂,整定结果有待进一步提高。利用改进Tent映射的良好遍历性生成较优初始种群,以此增强PSO算法初期的全局搜索性能;应用参数ω、c2自适应的PSO算法侧重实现算法后期的局部优化功能以及融入混沌序列作为粒子分量更新的随机数,形成混合算法SICPSO,分别对典型整数阶和分数阶被控对象进行仿真和分析。针对传统ITAE误差准则作为目标函数的不足,在误差准则内引入输出值变化率加权项。结果表明,混合算法SICPSO寻优能力强,改进的目标函数有效,能够较好地提高系统的性能指标。