精馏塔时滞过程的分数阶PI~λD~μ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PI~λD~μ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PI~λD~μ控制器,并进行了控制器参数整定。仿真结果表明：分数阶PI~λD~μ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。

分数阶PI~λD~μ控制器控制性能分析

分数阶微积分理论在控制理论中的应用就是分数阶控制理论。工业中的控制系统大多是分数阶的系统,而在实际建模中考虑的控制系统往往都是整数阶的。其复杂性导致人们忽略了系统本身的真实性,从而将其视为近似于整数阶的系统。随着分数阶微积分计算方法的改进和计算机技术的不断发展,将分数阶微积分理论应用于控制理论和实际控制成为现实。仿真实验证明:用分数阶PI~λD~μ控制器控制的分数阶系统对象模型可取得比整数阶控制器更好的动态性能和鲁棒性;微分阶次μ和积分阶次λ影响控制系统的精度和稳定性。

气动调节阀最优分数阶PID控制器设计

针对工业控制过程气动调节阀阀位控制中非线性,模型不精确等问题,提出一种基于分数阶PID控制器(fractional order PID controller, PI~λD~μ)的阀位控制方法。分析气动调节阀工作原理并建立其数学模型,为提高模型准确性,针对分数阶PID控制器参数整定范围广、复杂性高等问题,提出一种改进量子粒子群算法(improved quantum particle swarm optimization, IQPSO)整定分数阶PID控制器参数,引入混沌映射和非均匀高斯变异增强算法寻优能力,将改进算法用于调节阀控制系统模型辨识。仿真与试验结果表明,相比于整数阶PID控制器,所设计的分数阶PID具有更快的响应速度和控制精度,能更好地满足气动调节阀阀位控制要求。

线控转向系统的PI~λD~μ控制器研究

根据线控转向系统的功能特点,建立了前轮转向模块动力学方程,基于分数阶微积分理论,提出一种基于分数阶微积分理论的PI~λD~μ控制器。讨论了微、积分阶次对控制系统的影响,并据此建立了可在Matlab/Simulink环境下使用的PI~λD~μ控制器仿真模型。通过对该控制的仿真分析,结果表明该控制器对提高线控转向系统性能的鲁棒性是有效的。

二阶系统的分数阶控制器设计及仿真

分数阶PI~λD~μ控制器(FOPID)比整数阶PID控制器(IOPID)多了两个可调参数,这使得FOPID更具灵活性,可以获得更好的控制效果。本文研究了基于二阶系统的分数阶PI~λD~μ的相位裕量和幅值裕量的方法来整定其参数,并且通过bode图确定控制器是否满足增益鲁棒性。之后,采用Oustaloup近似方法,建立MATLAB/SIMULINK模型进行仿真并观察控制效果。

基于A-W PI~λ永磁同步电动机的速度控制器设计

在永磁同步电动机控制系统中,用分数阶PI~λ取代整数阶PI速度控制器具有更好的动、静态性能,但在工程应用中,分数阶积分也会引起饱和非线性现象.为解决此问题,本文在分数阶PI~λ基础上提出了变结构A-W PI~λ算法以提高速度控制性能.A-W PI~λ算法根据控制器是否进入饱和而对积分状态进行控制,并采用粒子群智能算法实现控制器的各项参数整定.仿真实验表明:分数阶PI~λ比整数阶PI更容易进入饱和并能提前退出,而A-W PI~λ能迅速退出饱和区,A-W PI~λ速度控制器改进了系统的跟随性、抗负载扰动和鲁棒性能,提高了永磁同步电动机调速系统的速度控制性能.

一种基于参数稳定域的PI^λD^μ控制器整定方法

在PI^λD^μ控制器的研究中，对于参数稳定域的研究取得了一定的成果，而对于如何在稳定域内确定满足系统性能要求的最优控制器则未给出具体方法。为此，本文提出了一种在参数稳定域内整定控制器参数的方法。首先根据D分割原理求得满足一定相角裕度要求的控制器Kp，Ki参数稳定区域，然后根据该区域边界确定Kp，Ki参数的上下界，并采用遗传算法，以时间乘以误差绝对值积分（ITAE）为性能指标求出在该区域中Kp，Ki参数的最优值。最后，分别以整数阶滞后系统和分数阶滞后系统为被控对象进行仿真。结果表明，由该方法整定的PI^λD^μ控制器可以实现对整数阶或分数阶滞后系统的有效控制。

分布式驱动电动汽车变速器加载控制技术研究

为合理调整变速器加载控制的转速和转矩,并克服励磁电流不均的影响,使分布式驱动电动汽车稳定行驶,研究基于双闭环控制模型的变速器加载控制技术。根据运行机理,变速器的加载由同步电机控制,因此,设计双闭环控制模型:外环使用分数阶PI^(α)D^(β)控制器调节转速,根据转速偏差调整电机转速;内环采用改进模糊PI控制器控制励磁电流,实现转速、励磁电流与转矩的均衡调控。实验证明,此技术在电动汽车变速器加载控制中表现优异,有效调节转速与转矩,并通过优化励磁电流提升变速器稳定性,汽车驱动轮滑移率,仅在初始控制阶段峰值达0.15%,后期稳定在0%。