基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器(SMSPO)对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。

一种采用分数阶导数的新流变模型理论

提出了一种采用分数阶导数的新流变模型理论 ,它将分数微积分理论和经典模型理论的方法统一起来 ,使得模型的物理概念更明确 .使已有分散的分数阶导数模型工作系统化 ,使问题的解法系统化 .它克服了经典模型理论与实验结果吻合不好的严重缺点 ,仅采用很少几个元件组合就可获得很好的效果 .利用这种模型理论 ,可望构造出各种与实验结果吻合得很好的新固体和流体模型 .这种新模型理论可以满意地描述物体的瞬时弹性、延迟弹性、粘性流、塑性等性能 .

基于分数阶的忆阻Buck-Boost变换器动力学行为分析

采用有源压控忆阻器替代阻性负载,提出了一种具有忆阻负载的Buck-Boost变换器。首先,根据分数阶微积分理论,分别建立了忆阻器及忆阻Buck-Boost变换器的分数阶模型。基于不同的开关状态,在电感电流断续模式下建立了分数阶忆阻Buck-Boost变换器的电路方程。其次,通过数值仿真分析了分数阶忆阻变换器系统的动力学行为,揭示了忆阻负载对Buck-Boost变换器的动态影响。结果表明,分数阶忆阻Buck-Boost变换器可以通过调整分岔参数来表现出丰富的动态特性。此外,与整数阶忆阻系统相比,分数阶系统具有更宽的稳定工作区域。最后,在PSIM平台下采用等效电路的方法实现了分数阶电容和电感的搭建,完成了分数阶忆阻变换器系统的电路仿真。不同参考电流下的相图与分岔图所描述的状态相吻合,从而验证了理论分析的正确性。

基于QPSO算法优化跳汰机排料系统的分数阶PID控制

针对传统PID控制在复杂跳汰机排料系统中控制精度不高、响应速度慢、参数调整不够精确等问题,提出了一种基于QPSO算法优化的分数阶PI~λD~μ控制器(QPSO-FOPID).该控制器利用分数阶微积分理论,将传统PID控制由整数阶次推广到复数阶次,并增加了两个参数的自由度.同时利用量子粒子群算法对分数阶PI~λD~μ控制器参数进行寻优,解决参数调整不精确的问题.以某矿井跳汰机排料系统为例,建立跳汰机排料系统控制的Simulink仿真模型.仿真结果表明,该方法不仅能够实现分数阶PI~λD~μ控制参数的在线优化,收敛速度快,具有较强的鲁棒性,还具有良好的动、静态性能,无超调现象,控制精度高.

盐岩流变损伤特性及本构模型研究

借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,该损伤变量表达式具有很好的适用性。进一步对损伤表达式中的参数进行了敏感性分析,揭示了形状参数、尺度参数对损伤值的影响规律。引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建了基于损伤的Abel黏壶本构关系,通过替代西原模型中Newton黏壶的方法,求解获得了盐岩分数阶流变本构模型。由盐岩单轴流变试验曲线拟合分析可知,分数阶流变模型能很好地描述盐岩流变的3个特征阶段,尤其是加速流变阶段,且验证了西原模型为分数阶流变模型的一种特殊形式。

盐岩分数阶三元件本构模型研究

借助盐岩流变–超声波试验,得出损伤变量随加载时间的函数关系式,并在经典三元件模型的基础上,通过引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建基于损伤演化的盐岩分数阶三元件模型,该本构模型具有元件简明、参数较少等优点。基于盐岩单轴流变试验数据,采用最小二乘法拟合获得该本构模型中的参数。由拟合曲线可知,分数阶三元件模型能够很好地描述盐岩流变的3个阶段,且精度较高,克服经典三元件模型不能表征加速流变阶段的缺点,且验证经典三元件模型为分数阶三元件模型的一种特殊形式。