基于时域的分数阶PID动态矩阵控制算法改进

以FOPID(分数阶PID)控制和DMC(动态矩阵控制)为基础,提出了基于FOPID性能指标的FOPID-DMC算法。该算法既继承了FOPID算法的优点,具有多个可调参数,又可预测系统的输出。在时域内分析了FOPID-DMC控制器的参数对控制性能的影响,给出参数选取范围。通过仿真说明FOPID-DMC比DMC和PIDDMC算法控制性能更好,最后给出在过程控制实验装置应用中该算法与其他算法控制效果对比分析。     

一类分数阶混沌系统的滑模控制

通过构造分数阶滑模曲面,对一类分数阶混沌系统进行了滑模控制研究。利用预估-校正算法编制MATLAB仿真程序,对分数阶Liu系统、分数阶Chen系统、分数阶Lorenz系统以及分数阶金融系统的仿真实验表明所设计的滑模控制器能使该类分数阶混沌系统在其平衡点处渐近稳定。     

对含分数阶阻尼器非线性悬架的PID控制研究

对由分数阶磁流变阻尼器(分数阶Bingham模型)和非线性弹簧组成的汽车悬架系统进行PID控制研究,先建立其二自由度非线性悬架数学模型,再根据车辆的舒适性和平顺性要求设计PID控制器,在Matlab/simulink中建立非线性悬架的仿真模型,对PID控制器参数整定,并用Oustaloup逼近算法解算分数阶微积分因子,实现数值仿真。结果表明,该悬架与被动悬架相比,该悬架的平顺性和舒适性有明显的提高,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,以PID控制器对悬架进行控制同样有效,对以后研究非线性悬架有一定的指导意义。     

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。     

对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制

针对由分数阶磁流变阻尼和非线性弹簧组成的复杂车辆悬架系统进行减振控制研究。首先建立1/4车辆二自由度非线性悬架数学模型,然后结合分数阶微积分理论,设计PI~λD~μ控制器,采用遗传算法在线整定分数阶PID控制器参数,其中以车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动变形为优化指标建立适应度函数。同时在Matlab/Simulink中对非线性悬架分别进行分数阶PID控制、整数阶PID控制与被动悬架的性能对比仿真实验。结果表明,以遗传算法在线整定的分数阶PID控制器与被动悬架和整数阶PID控制的悬架相比减振效果更好,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,其对悬架进行控制是有效的。     

汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制

针对非线性主动悬架系统的控制问题,提出一种分数阶模糊控制方法。该方法采用分数阶微分信号作为模糊控制器输入,并根据悬架系统综合性能指标函数最小准则获得分数阶次。仿真结果表明：相比整数阶的模糊控制情形,即使车辆在不同车速和不同等级道路的行驶工况下,该分数阶模糊控制方法可以使得非线性悬架系统能够获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程及轮胎形变,有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

分数阶PI~λD~μ控制器的设计

提出了一种分数阶控制器的设计方法,首先对S传递函数进行相应的Z变换,然后根据最短记忆法[1]用Grünwald Letnicov分数导数定义取其近似项,来完成分数阶控制器的设计.仿真结果证明这种方法是可行有效性的.     

分数阶PIλDμ控制器的设计

提出了一种分数阶控制器的设计方法,首先对S-传递函数进行相应的Z变换,然后根据最短记忆法[1]用Grünwald-Letnicov分数导数定义取其近似项,来完成分数阶控制器的设计.仿真结果证明这种方法是可行有效性的.     

基于分数阶PIλDμ控制器的线控转向系统研究

根据线控转向系统的特点,建立了能够实现系统正常转向功能的前轮转向模块的动力学方程.考虑到系统性能受到参数的不确定性、未建模动态及前轮回正力矩的影响,基于分数阶微积分理论,提出了一种基于分数阶微积分理论的PIλDμ控制器,使得线控转向系统在所要求的频域范围具有鲁棒性.讨论了微、积分阶次以及拟合阶次对控制系统的影响.通过优化方法得到了分数阶PIλDμ控制器的5个设计参数,用Oustaloup递归算法对分数阶PIλDμ控制器进行了拟合,并据此建立了可在Matlab/simulink环境下使用的分数阶PIλDμ控制器仿真模型.最后对该控制系统进行了仿真分析,结果表明该控制器对提高转向系统性能的鲁棒性是有效的.     

快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究

利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。     

分数阶PI^λD^u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PI^λD^u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。     

多轴车辆第三轴电控液压转向系统及其PID控制

为了改善多轴车辆后轴轮胎的磨损,设计了一种第三轴电控液压转向系统。重点研究了该系统的液压执行机构和对中自锁油缸的工作原理,拟合出了符合阿克曼转角定理的第三轴预期转角,建立了电控液压转向系统的模型,设计了分数阶PID控制器并提出了该分数阶PID控制器参数的选取方法,最后进行了仿真分析、台架试验、实车试验。拟合结果表明,第三轴预期转角在车速为10m/s和20m/s时,期望值和实际值的残差平方都在0.16以内,拟合度都在0.985以上。仿真分析结果表明,分数阶PID控制系统比整数PID控制系统具有更小的超调量和更短的调节时间。台架试验结果表明,第三轴预期转角在车速为10m/s和20m/s时,期望值和实际值的误差都在±0.3°以内。由实车试验可以定性看出,安装该第三轴电控液压转向系统比不安装该系统在空载和满载时轮胎磨损情况都有所改善。     

单神经元PID在多电机同步控制中的应用

针对多电机同步控制系统在动载荷扰动情况下各电机之间的传动比会发生变化这一问题,设计了具有自学习和自适应能力的单神经元PID同步控制算法,建立了多电机同步控制系统的单神经元PID控制规则。系统仿真结果表明,运用单神经元自适应PID控制算法能有效实现多电机同步控制,该算法收敛速度较快,鲁棒性较好,具有较强的抗干扰能力。最后,将该控制算法应用于精梳机四轴同步控制系统,其结果表明单神经元自适应PID同步控制算法能大大增强系统的动态性能,有效缓解负载带来的同步误差。在相同扰动情况下,该方法能更好的使多电机以一定速度同步运行。     

Stabilization of multi-input hybrid fractional-order systems with state delay

In this paper, the stabilization of a particular class of multi-input linear systems of fractional order differential inclusions with state delay using variable structure control is considered. First, the sliding surface with a fractional order integral formula is defined, and then the sufficient conditions for stability of the sliding surface are derived. Also, the concepts related to sliding control stabilization of differential inclusion systems with integer order are extended to differential inclusion systems with fractional order 0<q<1. Furthermore, for stabilization of fractional order systems with delay in the state space, a feedback and the concept of the norm of a state space is exploited. Finally, simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed method.     

一类非线性系统控制算法的设计

三容系统是一种典型的非线性、时变、强耦合系统,它能较好地模拟非线性多容器流程系统,对其液位控制算法进行研究很有实际意义。该文以三容系统的液位为被控对象,把模糊控制技术应用于控制系统的设计中。利用Matlab软件中Simulink工具箱搭建系统,通过确定模糊规则和隶属度函数,来调节模糊控制器,使之有效地控制系统的液位。仿真结果表明：与传统PID控制算法相比,模糊控制算法是实现多容器流程系统控制的一种有效算法。     

水位智能控制的实现

仿人工智能控制算法在大惯性、纯滞后系统中的应用，可克服传统PID控制的相位滞后、积分饱和，解决控制系统的稳定性及准确性的矛盾。将该控制算法应用到水位控制，取得了较好的控制效果。     

连铸结晶器非正弦振动系统模糊神经网络跟踪控制

针对结晶器非正弦振动液压伺服系统参数易变、模型不确定这一特点，对模型未知的系统用神经网络模型逼近，并采用改进的递阶遗传算法对神经网络的权值和结构同时进行训练，实现系统模型的精确辨识；将模糊控制与神经网络相结合，提出一种模糊神经网络控制方法，实现连铸结晶器非正弦振动系统的跟踪控制。仿真验证了该方案能提高非正弦振动系统跟踪控制性能和鲁棒性，且易于工程实现。     

某型飞机液压能源系统温度控制

针对具有较大滞后性、非线性和时变性的某飞机液压能源系统温度控制在实际中很难实现较高控制精度的问题。设计出以参数自整定模糊PID控制算法为核心的温控系统控制器。利用Matlab/Fuzzy工具箱进行仿真,结果表明,该控制器较传统PID控制器有更好的动态性和鲁棒性。试验验证,该控制器对改型飞机液压源温控起到了较好效果。     

永磁直流无刷电机改进的单神经元PID自适应控制仿真研究

电机的控制方法对充分发挥永磁直流无刷电机使用性能起着关键作用,因此将智能控制方法应用到了永磁直流无刷电机的控制中.对永磁直流无刷电机的数学模型进行了分析,在Matlab R2008a+Simulink中建立了永磁直流无刷电机控制系统的仿真模型,为提高系统响应的快速性、稳定性和鲁棒性,提出了将改进的单神经元PID控制方法...