单输入单输出系统分数阶预测函数控制

基于分数阶微积分理论和预测函数控制理论,针对一类单输入单输出分数阶线性系统提出了一种分数阶预测函数控制方法。用Oustaloup近似法对分数阶系统近似的整数阶系统建立预测输出模型,并根据GL定义在代价函数中引入分数阶算子。该控制方法通过将控制输入结构化简化了控制器设计,引入分数阶算子增加了控制器的自由度。仿真结果表明:与传统预测控制器相比,分数阶预测函数控制器具有调节时间短、抗干扰能力强及鲁棒性强等优点,在模型失配的情况下也有较好的跟踪效果。

基于粒子群优化的分数阶PID预测函数参数整定

为避免分数阶PID预测函数手动调节参数的不确定性以及繁琐性,应用粒子群算法优化其参数,完善分数阶PID预测函数控制器,并提高其控制精度,充分体现了算法的智能性。将粒子群整定分数阶PID预测函数算法应用于单变量的励磁控制系统中,通过Matlab仿真并与模糊分数阶PID预测函数以及经验调节方法相比较,结果表明,粒子群算法整定参数收敛速度快,找到最优点时间短,整定后的算法具有静态误差小、无超调、上升速度快、调节时间短、抗干扰能力强等优点,能很好地满足励磁系统的动态特性,并具有较强的鲁棒性及适应性。

预测函数分数阶PID控制在DC-DC变换器中的应用

为了提高DC-DC变换器的动态性能和抗干扰性,提出了把分数阶PID预测控制应用在DC-DC变换器的分段仿射模型(PWA).通过对滚动优化的目标函数中引入预测输出误差,形成具有分数阶PID结构的新的目标函数,由于DC-DC变换器的性能指标函数中加入了基于分数阶PID的预测误差,使得变换器的控制输入比普通预测函数控制输入更精确,最后在Matlab中搭建仿真模型,仿真结果表明:预测函数分数阶PID控制器的控制效果优于预测函数控制和传统的双闭环PI控制.

改进型预测函数在并联DC-DC中的应用

针对并联DC-DC开关电源主从模块电流分配精度不均以及面对负载扰动下动态性能、稳定较差等问题,提出一种基于主从均流的并联方法和将分数阶PID与预测函数(PFC)相结合的控制策略。对预测函数算法进行改进:首先,利用v步离散方法对BUCK变换器进行分段仿射建模(PWA);其次,在保留预测函数控制基础上,引入分数阶PID思想,得到一个新的二次型指标函数;最后,将其与传统PI控制输出效果作对比,利用MATLAB仿真去检验分数阶预测函数(FOPID-PFC)控制策略的可行性和可靠性。仿真结果表明:提出的分数阶PID预测函数,在均流精度上比传统PI高,在面对负载加、减的情况下,超调量和调节时间分别降低了234 mv、170μs和221 mv、210μs,由此验证了BUCK变换器并联系统中,基于主从均流的分数阶预测函数控制策略总体性能优于传统PI控制,且主从模块的电流分配精度也满足预期设想。

改进型预测函数控制在感应电机功率优化中的应用

在对感应电机效率优化问题进行研究的基础上,考虑到传统方法在电机动态时无法同时兼顾响应性能和效率优化的缺陷,设计了一种新型分数阶PI(FOPI)预测函数控制策略。该控制策略将预测函数控制和分数阶PI两种算法相结合,构建具有分数阶比例、积分性质的多变量预测函数控制器,兼顾了感应电机动态效率与转速响应速度的优点。应用于电动机效率优化的最大转矩电流比控制方面,采用前馈补偿解耦设计的思路,将系统分解成两个具有可测扰动的子系统。仿真实验表明新型控制策略具有在线识别模型识别模型参数,跟踪效果好,抗干扰能力强,无超调,稳态误差小,取得了良好的控制效果。

改进型预测函数控制在DC-DC变换器中的应用

为提高DC-DC变换器的动态性能和抗干扰性,提出了把分数阶PID预测控制应用在DC-DC变换器上.由于分数阶PID预测函数控制器手动调节参数的不确定性以及繁琐性,故应用粒子群算法优化其参数,完善分数阶PID预测函数控制器,提高其控制精度.以DC-DC变换器为研究控制对象,通过在仿真和实验中把粒子群算法优化后的分数阶PID预测函数控制与传统的经验调节法相比较.结果表明:粒子群算法整定后的参数对变换器具有更好的控制效果.