基于人工鱼群算法的分数阶PI~λ控制器参数整定

针对分数阶PI~λ控制器的参数整定,提出图像法和人工鱼群优化算法相结合的方法来对分数阶PI~λ控制器进行参数整定。分别以一阶系统和二阶系统来模拟典型的速度伺服系统,以此模型为被控对象进行分数阶PI~λ控制器的设计。在频域内,根据系统的相对稳定性和增益变化的鲁棒性等条件,推导出方程式;再根据图像法解出分数阶PI~λ控制器的参数,以解出的参数为中心位置,指定寻优的范围,进而用人工鱼群算法对其周围进行寻优。仿真表明,通过人工鱼群算法寻优得到的控制器,比单纯用图像法得到分数阶PI~λ控制器能使系统具有更好的动态响应特性,并且满足增益变化鲁棒性的条件。

一类采用分数阶PI~λ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PI~λ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PI~λ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.

基于模糊规则的自适应分数阶PI~λ控制器的研究

为提高分数阶PI控制器的鲁棒性,实现更好的控制效果,本文提出一种基于模糊规则的自适应阶数分数阶PI~λ控制器,并对模糊规则和分数阶PI~λ控制器的设计过程进行了详细的阐述。最后,仿真研究了基于模糊规则的自适应分数阶控制器的三相PWM整流器电压外环响应特性。与传统的整数阶PI控制器、分数阶PI~λ控制器控制效果相比,自适应阶数分数阶模糊PI~λ控制器(VOFFPI)具有响应速度快,超调量小,对扰动具有较好的鲁棒性等优点。该方法可以有效的应用到含有非线性现象和多扰动输入的复杂控制系统中,提高系统的鲁棒性,达到更好的控制效果。

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.

永磁同步电动机分数阶Anti-Windup控制器的研究

针对采用分数阶PI~λ控制器设计控制系统时引起的积分饱和现象(Windup现象),设计一种分数阶抗积分饱和控制器。根据分数阶积分特性,结合一种Anti-Windup控制器结构对控制器进行设计分析,并采用粒子群算法对控制器参数进行整定。最后将分数阶Anti-Windup控制器应用到永磁同步电动机(PMSM)调速系统中,通过仿真分析比较其控制性能。结果表明,分数阶Anti-Windup控制器能够降低系统超调量,提高系统快速性及抗干扰能力,具有良好的鲁棒性,可进一步改善控制系统的控制性能。

基于动力系统分数阶PI(FOPI)控制永磁同步电机调速系统的对比研究

目的:基于永磁同步电机(PMSM)在数控机床、作动系统、工业机器人和医疗设备等运动控制领域应用越来越广泛,在PI控制较为理想的状态下,使用分数阶控制对动力系统的电机调速系统进行进一步优化。方法:基于滤波算法,将PMSM整数阶PI控制模型推广到分数阶PIλ控制模型,设计最优控制器;再通过Simulink进行仿真和结果分析,对不同参数的结果进行对比研究。结果:相比整数阶模型,分数阶模型具有更好的动、静态控制效果;分数阶控制系统在进行自身参数优化时,使控制效果进一步加强。结论:通过对电机调速的进一步优化,使动力系统在响应、稳定等方面获得更加理想的效果。

光电陀螺稳定平台的分数阶控制

为了提高光电陀螺稳定平台的隔离度,改善其在速度扰动情况下的稳定精度和跟踪精度,将分数阶PIλ控制器引入到光电陀螺稳定平台的速率环控制中。首先,说明了采用常规PI控制提高系统精度的弊端,介绍了分数阶微积分和分数阶PIλDμ控制,提出采用分数阶PIλ控制器来提高控制系统的控制精度。然后,针对采用电流环的等效一阶纯积分控制对象,提出基于稳定裕度和剪切频率的设计方法,该方法同样适用于整数阶PI控制器。最后,以机载光电陀螺稳定平台为研究对象,分别采用分数阶PIλ和整数阶PI控制器进行了阶跃响应、速度扰动隔离和稳定精度的实验研究。实验结果表明,采用分数阶PIλ控制器的系统具有阶跃响应超调量小的优点,在幅值为3.14(°)/s,频率为0.5Hz的速度扰动下,速度扰动隔离度提高了约38%,稳定精度提高了约40%。实验表明,与整数阶PI控制器相比,采用分数阶PIλ控制器可在保证稳定裕度的前提下提高系统的控制精度,且与整数阶PI控制器一样具有易于工程实现的优点。