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。

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。

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。

分数阶系统模糊自适应分数阶PI~λD~μ控制器

针对分数阶被控对象,采用分数阶微积分的数值解法,提出了模糊自适应分数阶PIλDμ控制器的数值实现方法与步骤.由于分数阶闭环控制系统的模糊化难以实现,将分数阶PIλDμ控制器与分数阶被控对象构成闭环分数阶控制系统,求其闭环系统在时域内的表达式,再用分数阶微积分的数值解法并结合模糊推理规则,推导出了模糊分数阶PIλDμ控制器的实现步骤,并对其控制系统的单位阶跃响应性能进行了仿真分析.结果表明:所设计的模糊自适应分数阶PIλDμ控制器比分数阶PIλDμ及传统的整数阶PID控制器表现出较好的控制性能.

新型UPQC直流电压的PI~λD~μ控制

把分数阶次的PIλDμ控制器引进UPQC直流电压的控制中。利用PIλDμ控制器的工作原理及优点,分别在Matlab和EMTDC/PSCAD实现了PIλDμ控制器和UPQC的仿真,通过两者间的接口实现了PIλDμ对UPQC直流电压的控制。仿真结果证明了该控制器较传统PI控制具有响应速度快和控制结果更精确等明显优势。该控制器能更准确描述系统特性,扩展了系统可能的优化范围,从而为精确控制的实现提供更加广阔的优化空间。

基于分数阶PI~λD~μ重复控制的多SOGI锁相环设计

由于电网电压不平衡、含有大量谐波分量,导致传统的锁相环基波相位跟踪失败,多SOGI的锁相环响应速度慢、误差大等问题。设计基于分数阶PI~λD~μ重复控制策略的多SOGI锁相环。在电压不平衡和含有谐波的情况下,利用Simulink分别进行仿真分析,结果证明该方案比传统锁相环和多SOGI锁相环能更好地跟踪电网基波电压的相位,同时能有效地提取正负序幅值,提高了并网发电系统并网的快速性、稳定性、抗干扰性和有效性。

烧结混合料加水的模糊自适应分数阶PI~λD^u控制

烧结混合料加水系统具有大滞后、模型复杂的特性,且客观环境中存在干扰因素,传统的控制方法很难取得理想的控制效果。分数阶PIλDu控制器比常规PID控制器多了两个可调参数,具有更好的控制效果。在分析分数阶微积分的基础上,给出了分数阶微积分的数字实现,用分数阶PIλDu控制代替常规PID控制,结合模糊控制,首次提出了一种针对烧结混合料加水系统的模糊自适应分数阶PIλDu控制方法,利用模糊逻辑实现分数阶PIλDu控制参数的在线调整。并用MATLAB/simulink进行建模仿真。仿真结果验证该控制算法的有效性,能取得较好的控制效果。

Analysis of the effect on control systems of order variation for fractional-orderPI~λD~μcontrollers

This paper is concerned with fractional-order PI~λD~μcontrollers. The definitions and properties of fractional calculus are introduced. The mathematical descriptions of a fractional-order controller and fractional-order control systems are outlined. The effects on control systems of order variation for fractional-order PI~λD~μ controllers are investigated by qualitative analysis and simulation. The conclusions and simulation examples are given. The results show the fractional-order PI~λD~μ controller is not sensitive to variation of its order.

分数阶PI~λD~μ控制器的设计与实现

该文介绍了基于幅值裕量与相位裕量参数整定方法的分数阶PIλDμ控制器的设计方法,并给出了分数阶控制器的多种数字实现方法。仿真实例结果表明分数阶控制器比整数阶控制器具有优良的控制品质及其对系统参数变化的鲁棒性。

分数阶Buck变换器的最优PI~λD~μ控制

利用分数阶微积分理论建立Buck变换器的分数阶数学模型和分数阶状态平均模型,研究分数阶Buck变换器的电感分数阶次α、电容分数阶次β对其频域特性的影响。基于Buck变换器的分数阶模型,提出分数阶PI^λD^μ控制方法,构建基于电压型控制的分数阶Buck变换器反馈控制系统,利用遗传算法对分数阶PI^λD^μ控制器参数进行优化整定以获取系统最优控制性能,仿真实验结果表明系统在输入电压扰动、负载扰动下均获得良好的动态、稳态性能,对反馈控制系统参考电压扰动有良好的跟随性能,该方法可以改善分数阶Buck变换器系统的综合控制性能,提高系统的控制鲁棒性。

六相无刷直流电机分数阶PI~λ控制的分析与仿真

建立分数阶PI~λ的逼近公式,在MATLAB/Simulink的环境下,搭建分数阶PI~λ和普通PI转速控制系统的六相无刷直流电机仿真模型。结果表明,相比于普通PI控制,当分数阶PIλ控制在阶次值为0.5~0.9的范围内时,不仅能够更加快速、精准地跟踪给定速度,并且对负载扰动及参数变化具备更好的抗扰能力和稳定性。通过分析对比不同阶次下电机的波形,确定出0.5~0.9之间PIλ控制器的最佳阶次值为0.8。

基于分数阶PI~λD~μ控制的移相全桥ZVZCS变换器的研究

为改善电路性能,将分数阶PI^λD^μ控制应用到移相全桥ZVZCS变换器中。首先以Buck变换器为基础,结合移相全桥自身电路特性,建立移相全桥ZVZCS变换器的小信号模型;而后使用遗传算法分别寻优设计了最优分数阶PI^λD^μ控制器和最优整数阶PID控制器;最后基于Simulink平台搭建闭环电路仿真分析,比较移相全桥ZVZCS变换器分别处于两种控制器控制下的电路特性。仿真结果显示处于分数阶PIkD-控制器控制下的移相全桥ZVZCS变换器相较于处在整数阶控制下时,其在负载发生变化时的电压波动幅值更小、波动时长更短,具有更良好的动态性能。

一种模糊自适应粒子群优化算法的分数阶PI~λD~μ控制器设计

针对分数阶PI~λD~μ控制器待设计参数多,整定复杂问题,采用模糊自适应粒子群优化算法(Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization,FAPSO)设计分数阶PI~λD~μ控制器参数.采用模糊规则的方法对惯性权重及位置更新进行了模糊逻辑处理.仿真结果表明,与传统的PSO算法比较,采用FAPSO方法所设计的分数阶PI~λD~μ控制器,具有更好控制品质和更强的鲁棒性.

基于模糊自适应分数阶PI~λ的伺服控制策略研究

本文提出以传统PI控制器为基础，结合广泛应用的模糊控制理论以及迅猛发展的分数阶控制理论，设计一种基于模糊自适应分数阶PIλ的伺服控制器的设想，并在Simulink中搭建仿真模型验证其控制性能。仿真结果显示，本文设计的伺服控制器表现出更为优越的性能。对于高精度伺服系统而言，模糊自适应分数阶PIλ控制器能够满足其对控制性能的苛刻要求，具有一定的可行性。

基于量子粒子群优化设计的分数阶PI~λD~μ控制器

分数阶PI^λD^μ控制器是在整数阶PID控制器的基础上增加了控制参数λ和μ，使得控制器的设计更加灵活，可以得到更好的控制性能，同时，也使得控制器的参数整定变得更加复杂。针对分数阶PI^λD^μ控制器参数整定问题，采用量子粒子群方法对分数阶PI^λD^μ控制器参数进行整定，通过仿真比较，量子粒子群方法整定结果优于传统整定方法。最后，选取高低温试验箱为被控对象进行实验研究，实验结果表明分数阶PI^λD^μ控制器取得了比整数阶PID控制器更好的控制效果。

基于分数阶PI~λD~μ控制的机器人焊缝跟踪控制

针对机器人焊接过程中的焊缝跟踪性能问题,提出一种分数阶PI^λD^μ控制方法。首先根据分数阶的原理,设计分数阶PI^λD^μ控制器,然后应用混合粒子群算法(HPSO)优化分数阶PI^λD^μ控制器的5个参数(kP, kI, kD,l,m),该算法以粒子群算法为基础,融合遗传算法交叉,变异的特点,提升全局搜索能力。采用改进的误差绝对值时间积分函数(ITAE)作为优化目标,对系统进行多种信号仿真,结果表明HPSO-分数阶PI^λD^μ控制器收敛速度快,精度高,鲁棒性强,达到了预期的控制目的。

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.

糖尿病前期中西医结合早期诊断的国内外进展与挑战

糖尿病前期是一种表现为空腹血糖受损、糖耐量异常或两者的混合状态的疾病,属于中医“脾瘅”范畴。随着现代生活模式的改变,糖尿病前期的患病率不断升高,具有和糖尿病相当的预后风险,及时诊断并早期干预至关重要。本文从中医学和现代医学两个角度梳理了糖尿病前期的起源与定义,发现早在《素问》成书时,中医学便已对“脾瘅”形成了一定的认识。随着循证医学的发展和规范化临床研究的实施,我国逐步构建了具有中医特色的规范化糖尿病前期临床实践指南。在诊断方面,血糖检测指标类型和阈值、中医证候诊断、中西医结合诊断模型、疾病风险评分模型、生物标志物、可穿戴设备等多种无创中西医结合诊断方法不断完善,但多针对糖尿病患者的预防而非糖尿病前期的早期诊断和筛查;餐后1 h血糖可能是未来诊断糖尿病前期或糖尿病高危人群的新指标,但需进一步研究证实以推广使用。针对糖尿病前期中西医结合早期诊断面临的诊断标准的动态性、筛查流程的复杂性、临床症状的不典型性、疾病的低知晓性等挑战,未来需不断更新和完善诊断标准,融合数字化健康管理和可穿戴设备,充分发挥中医优势,构建针对糖尿病前期人群的基于中医宏观表征与组学微观数据相结合的疾病诊断模型,开发更简便、快捷的中西医结合筛查方法,实现糖尿病前期的“早筛查、早诊断、早干预、早康复”。

基于内分泌分数阶PI~λD~μ的核电站稳压器压力控制

针对系统较为复杂的核电站稳压器,为了获得令人满意的控制效果,在生物神经内分泌腺体激素调节的原理和分数阶微积分的理论基础上,提出了一种包含长环和短环的内分泌分数阶PI~λD~μ控制器(EFOPID)。一级控制器为比例控制,能够依据系统偏差来调整二级控制器的输入,实现快速、稳定地消除偏差;二级控制器采用间接算法(Oustaloup算法)实现的分数阶PI~λD~μ控制器(FOPID),能够使系统具有更加优良的快速性、高精度性和强抗干扰能力。仿真结果表明:EFOPID比传统的比例-积分-微分控制器(PID)控制具有更加优良的性能指标和抗扰动能力。

A graphical tuning of PI~λ controllers for fractional-delay systems

This article provides a graphical parameter tuning method of PI^λ controllers for fractional-order time-delay systems. First, the complete stabilizing region of PI^λ controller in proportional-integral plane, for a fixed A, is determined in terms of a graphical stability criterion applicable to fractional-delay systems. Then, the stabilizing region is maximized analytically with respect to parameter ）, to expect the most various behaviors of the closed-loop systems. Finally, by defining appropriate functions relative to the requirements of gain and phase margins, the curves in the maximized stabilizing region satisfying the pre-specified gain and phase margins are drawn, which releases a flexible parameter tuning procedure. Numerical examples are given to illustrate the design steps.