单级倒立摆的分数阶PI~λD~μ控制器设计

针对单级倒立摆系统的平衡控制问题,采用基于输出反馈双回路控制方案,提出了一种分数阶PDμ控制器设计方法。在建立了系统数学模型的基础上,基于闭环系统的特征多项式和系统稳定性及各种性能指标的要求,选取了合适的闭环主导极点,通过输出反馈控制器改变控制系统的极点位置来使闭环系统具有所期望的动态特性和渐进稳定,并利用微粒群(PSO)优化算法整定分数阶控制器参数。仿真结果表明:双回路分数阶PDμ控制器较整数阶PD控制器,收敛速度快,振荡小,能取得更好的控制效果。     

多指标约束的满意PI~λD~μ控制器设计

当前,对于分数阶PIλDμ控制器的研究基本都集中在稳定域分析或针对单一指标的参数整定,但在实际工业应用中,控制器的设计常常需要考虑多种因素,使控制系统同时满足多个性能指标,而各个性能指标之间往往存在竞争关系,很难取得平衡。针对这个问题,本文根据满意控制思想,提出了一种多指标约束的分数阶PIλDμ控制器的设计方法,讨论了在扰动衰减H∞指标、灵敏度指标以及控制代价指标约束下PIλDμ控制器参数满意解集的求取策略,并通过仿真验证了该方法是可行有效的。     

基于改进的量子进化算法的PI~λD~μ控制器整定

根据改进的量子进化算法提出了一种PIλDμ控制器整定方法。在该方法中,控制器的5个参数Kp,Ki,Kd,λ,μ被选为优化变量。在染色体中,每个量子位有3个Bloch球面坐标,经过解空间变换后,它们对应待求参数的值。同时,在每一代中,最优染色体和最优解可被选择出来,并根据得到的解的性能进行染色体的更新和变异操作。经过若干次的迭代操作,可以得到最优PIλDμ控制器的参数值。在迭代过程中,以积分时间乘以绝对误差(ITAE)作为控制器的性能指标进行最优解的判定。与其他整定方法得到的控制器性能比较,仿真实验结果说明了此方法的有效性。     

基于QPSO分数阶PI~λD~μ的纯电动汽车调速系统研究

为了获得比传统整数阶PID更好的控制性能,本文结合量子粒子群(QPSO,Quantum Particle Swarm Optimization)算法和分数阶微积分理论提出一个分数阶PIλDμ控制方法.通过QPSO优化算法对分别采用整数阶和分数阶PID控制器的目标函数的KP,KI,KD参数进行优化,并将结果导入电动汽车调速模块中进行验证.仿真结果表明,经过QPSO算法优化后的分数阶PIλDμ参数能够明显改善纯电动汽车的调速性能,并使驱动系统的响应速度更快、稳定性更好.     

基于小波神经网络的分数阶PIλDμ控制器的设计

目前分数阶PIλDμ控制器参数整定的方法很有限,为了研究分数阶PI λDμ控制器的控制效果,在小波神经网络的基础上提出了分数阶PIDμ控制器的设计原理,然后利用MATLAB进行仿真,通过仿真结果证明了该策略的有效性,同时通过比较说明采用分数阶PIλ Dμ控制器比采用传统PID控制器能获得更好的控制效果.     

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.     

基于BP神经网络和分数阶PIλDμ的VIENNA整流器控制策略

为了解决传统PI控制器调节速度慢,追踪性能差等问题,文中提出了BP神经网络和分数阶PIλDμ(BP-FOPID）相结合的控制方法。本文首先根据VIENNA整流器的拓扑结构推导出数学模型。接着根据数学模型设计双闭环控制,其中外环采用BP 神经网络对参考电流进行非线性拟合,内环采用分数阶PIλDμ控制器对外环输出的参考电流进行跟踪。另外,由于直流侧上下桥臂电容电压会存在不平衡的问题,本文采用了计及小矢量的改进SVPWM调制策略。最后,在 MATLAB/Simulink 中建立相应的仿真模型,仿真结果表明,文中所提的BP-FOPID的有效性和优越性。     

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.     

基于神经网络优化算法的分数阶PIλDμ控制

针对传统的P ID控制器控制效果欠佳以及分数阶P IλDμ控制器参数复杂难以整定的问题,设计了一种基于误差反向传播(Back propagation,BP)神经网络算法的分数阶PIλDμ 控制器.首先,将分数阶PIλDμ控制器数字化,然后通过BP神经网络算法调节突触权值,经调整后的输出量作为分数阶PIλDμ控制器的参数...     

交流伺服系统的一种PIλDμ控制器设计方法

针对交流伺服系统,建立了数学模型,并设计了一种分数阶PIλDμ控制器设计.在利用传统PID参数整定方法确定比例增益kp、积分增益k1和微分增益kd的基础上,结合相位裕度定义,在相位裕度和截止频率给定的情况下完成积分阶次λ和微分阶次μ的设计.在求解积分阶次成λ和微分阶次μ时,采用一种简单易行的图解方法,巧妙地将求解一组非线性方程的问题转化为绘制两曲线求交点的问题.仿真结果表明,相对于传统PID控制器,本文设计的PIλDμ控制器,跟踪响应快,抗干扰能力强,鲁棒性好.     

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。     

时滞不稳定过程PID控制器直接设计法

直接在时域上设计时滞不稳定过程比例积分微分(PID)控制器.采取双回路三环节的控制结构,目标是优化两个时域指标-阻尼系数和积分增益.然后,合并三个环节得到设定值加权PID控制器.仿真表明该方法是有效的,具有好的鲁棒稳定性和性能.     

分数阶时滞系统的稳定性

文章讨论了分数阶线性系统的稳定性问题,其中一部分状态含有时滞。借助Laplace变换,引入时滞系统的特征方程,最后,利用特征方程的根全部具有负实部则系统稳定的性质对系统稳定性进行了分析。     

时滞不稳定系统的模糊设定值加权PID控制

针对时滞不稳定系统,提出了一种基于模糊逻辑的设定值加权PID控制方法。采用以设定值跟随误差和误差变化为输入的二维模糊逻辑控制器来在线实时调整加权参数值,使系统获得更好的目标值跟踪特性。仿真实验结果表明这种方法具有较好的动态性能指标。     

分数阶时滞神经网络的一致稳定性

研究一类带有时滞的Caputo型分数阶神经网络的解的动力学行为.基于等价范数定理、不等式技巧以及压缩映像定理,经过计算证明得到了分数阶神经网络的解存在唯一性和一致稳定性的结论;通过一个分数阶时滞神经网络模型实例验证了所得结论的有效性.     

分数阶时滞系统的 Smith 预估分数阶 PI 控制

为解决一类含有时滞的分数阶系统控制问题, 提出了一种 Smith 预估分数阶 PI(Proportion Integral)控制策略, 在不消除分数阶系统中的时滞项的情况下, 实现了时滞系统的稳定控制。 通过对分数阶时滞系统进行特性分析, Smith 预估控制能有效克服时滞对分数阶控制系统的不利影响, 并给出了分数阶 PI 控制器参数整定的简单规则, 具有一定的实际应用价值。 同时分析了该分数阶系统的阶次对系统收敛时间的影响, 最后仿真验证了结论的正确性。     

一阶不稳定时滞过程的二自由度PID控制

针对一阶不稳定时滞过程,提出一种基于灵敏度函数的二自由度PID控制器整定策略.首先利用内环反馈得到稳定的广义被控过程的模型,然后基于灵敏度函数利用鲁棒分析方法整定二自由度PID控制器的参数.该方法使系统具有良好的目标值跟随特性、干扰抑制特性和鲁棒性,并且参数调整方便.仿真结果表明该控制方法的有效性.     

分数阶系统H_∞控制器设计

分数阶系统的特征方程是一个具有复变量的分数阶指数的伪多项式,因此不能直接应用整数阶系统的控制方法·提出了一种分数阶系统的H∞控制器设计方法·首先利用提出的滤波器近似化方法近似分数阶系统·然后通过选择适当加权函数,根据要求设计H∞控制器·仿真表明,在用该方法得到的控制器的控制下,系统的特性有显著改善,动态响应也是令人满意的·实验结果显示此方法是有效的·     

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.     

不稳定时滞过程的二自由度控制

针对不稳定时滞过程提出了一种二自由度控制系统，不仅将输入响应与干扰响应解耦，更重要的是结合了Guillermo等提出的镇定PID控制器理论以及内模控制方法，能够对时滞常数与不稳定时间常数之比小于2的对象进行有效的控制，仿真结果证明了该系统的有效性。