基于人工鱼群算法的分数阶PIλ控制器参数整定

针对分数阶Piλ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Piλ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Piλ控制器的设计,首先在频域内,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;然后根据图像法解出分数阶Piλ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。最后进行仿真研究,通过仿真可以看出,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Piλ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。     

车辆线控转向系统的分数阶鲁棒控制研究

线控转向系统有别于普通车辆的机械转向机构,它是由转向电机、转向机构、转角和力矩传感器以及控制单元构成的复杂转向系统．系统性能受到参数的不确定性、未建模动态以及前轮回正力矩的影响．本文基于分数微积分理论,根据转向系统鲁棒性的设计要求,提出一种新的PI^λD^μ控制策略,保证线控转向系统在所要求的频域范围具有鲁棒性．文中通过优化方法得到PI^λD^μ控制器的五个设计参数,并用Oustaloup算法对分数阶控制器进行仿真验证,结果表明该控制方法对提高转向系统性能的鲁棒性是有效的．     

基于遗传算法的分数阶控制器参数整定研究

针对动态系统可用包含非整数阶的积分和微分方程来描述的特点。同样将这一工具引入到分数阶控制器中,即包含分数阶积分和微分的PI^λD^β控制器;提出了基于改进遗传算法的分数阶PI^λD^β控制器定阶次参数整定的方法。通过使用该遗传算法,分别进行了采用整数阶PID控制器和分数阶PI^λD^β控制器,对整数阶和分数阶系统的控制器参数整定的对比仿真。结果表明,在限定相同的参数整定范围时,采用分数阶PI^λD^β控制器的控制效果优于整数阶PID控制器。     

分数阶PIλDμ控制器参数整定方法——极点阶数搜索法

分数阶PI^λD^μ控制器将传统整数阶PID控制器的微分与积分阶数扩展到分数．利用μ、λ两个参数，可以灵活地设计HD控制器．本文提出了一种整定分数阶PI^λD^μ控制器参数的有效方法——极点阶数搜索法．其基本原理是，首先估计分数阶PI^λD^μ控制器的比例参数Kp，然后设计一对稳定度较好的极点，再估计参数μ和λ的搜寻范围，最后将Kp、极点代入分数阶控制系统的特征方程中，并在μ和λ的搜寻范围内搜寻一组能满足分数阶控制系统时域性能指标的分数阶PI^λD^μ控制器的参数群、Kp、K1、KD、μ．仿真结果证明，用极点阶数搜索法设计出的分数阶PI^λD^μ控制器能更好地调节分数阶被控系统．     

基于改进粒子群算法的永磁同步电机PID控制器

为提高永磁同步电机系统的控制精度,提出一种使用改进粒子群算法优化的永磁同步电机PID控制器。首先建立永磁同步电机数学模型,然后采用改进粒子群算法对PID控制器参数进行优化,实现永磁同步电机参数在线辨识,最后采用仿真实验对其性能进行测试。仿真结果表明,相对于传统的永磁同步电机PID控制器,本文方法优化的永磁同步电机PID控制器改善了系统响应性能,能够使永磁同步电机获得良好的稳定性、鲁棒性和动态性能。     

基于BF-PSO的船舶电站柴油机分数阶控制器

针对船舶电力系统的频率稳定性问题,对船舶电站柴油机调速系统设计了分数阶PIλDμ控制器。采用细菌觅食-粒子群混合优化(BF-PSO)算法对分数阶PIλDμ控制器参数进行优化整定,解决了分数阶PIλDμ控制器整定参数多、设计复杂的问题。对分别采用分数阶PIλDμ控制器和传统整数阶PID控制器的柴油机调速系统进行了仿真和对比。结果表明,在同等条件下优化得到的分数阶PIλDμ控制器能够有效抑制模型参数摄动,鲁棒性更强,具有更好的控制效果。     

分数阶永磁同步电机系统的柔性控制

研究了分数阶永磁同步电机混沌系统稳定控制问题。在不消除非线性项的情况下,设计了柔性变结构控制器,实现了分数阶永磁同步电机系统稳定控制。同时,基于分数阶系统Lyapunov稳定判定定理对系统状态的稳定进行了证明。柔性控制器在兼顾系统稳定性能与鲁棒性的同时,缩短了系统的调整时间。最后,利用所设计的柔性控制器实现了分数阶永磁同步电机混沌系统的稳定控制,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和可行性。     

PSO优化分数阶PIλ控制的双闭环直流调速控制

将分数阶PIλ控制器应用在双闭环直流调速系统的速度调节器上,以提高调速系统的控制性能。PI和PIλ控制器参数的整定通过粒子群优化算法。重点研究了分数阶PIλ控制器作为速度控制器的双闭环直流调速系统的稳定性、快速性。为了分析比较两种控制器的鲁棒性,将系统的前向通道的增益增加了10%～60%,在相同条件下,对基于PI/PIλ的双闭环直流调速系统进行了仿真实验。仿真研究结果表明,采用分数阶PIλ控制器的双闭环直流调速系统的稳定性、快速性和鲁棒性均优于普通PI控制器的系统。     

一种改进人工蜂群的分数阶PID控制器优化算法

针对分数阶PID控制器参数整定过程参数多复杂性大,传统靠经验试凑的方法不易实现且优化效果差的问题,提出了一种改进的人工蜂群算法,实现分数阶PID控制器参数的整定;该算法通过改进人工蜂群算法中搜索方程,并引入一个淘汰机制,对分数阶控制器参数进行群智能搜索,将搜索到的参数送至分数阶PID控制器中反复迭代,以带有权值的误差绝对值积分指标(AIE)作为人工蜂群寻优的目标函数,最后得出控制器;本文以非线性系统为被控对象,经过实例仿真,验证了该算法实现的控制器比传统整数阶控制器和未改进的人工蜂群算法实现的分数阶控制器的动态性能和稳态性能都有所提高,在超调、上升时间、振荡性方面都优于未改进算法。     

基于序列二次规划法的新型分数阶PIλ-PDμ控制器设计

针对被控对象具有分数阶特性的系统需要相应的分数阶控制器来提高控制效果, 提出一种新型的分数阶PI^λ-PD^μ控制器, 系统的前向通道采用分数阶PI^λ控制器, 被控对象的内反馈环采用分数阶PD^μ控制器, 利用序列二次规划法辨识分数 阶PI^\lambdaD^μ控制器的参数, 并设计了一种结构变换法求取分数阶PI^λ-PD^μ控制器的参数; 然后, 基于Oustaloup滤波器采用整数阶近似及模型降阶法对分数阶被控对象进行求解. 系统仿真结果表明, 与整数阶PI-PD控制器相比, 分数阶PI^λ-PD^μ控制器的抗干扰性较强, 能更好地满足系统的动态响应要求.     

分数阶PI^λD^μ控制器控制性能的研究

现实控制系统研究中存在很多分数阶系统,因此对系统提出了分数阶PI~λD~μ控制器,控制器将传统整数阶PID控制器的微分与积分阶数扩展到分数,增加了两个参数微分阶数μ和积分阶数λ.为了对比研究分数阶系统分别在分数阶PI~λD~μ控制器控制下和在整数阶PID控制器控制下的系统性能,针对一个典型的分数阶系统,分别设计两类控制器,再进行性能比较.实验仿真结果表明,与整数阶PID控制器相比,该系统在分数阶PI~λD~μ控制器控制下整个闭环系统具备较好的动、静态性能,并且鲁棒性较强,说明分数阶PI~λD~μ控制器控制性能的优越性以及当被控系统为分数阶系统时应该设计分数阶PI~λD~μ控制器.     

一种改进的永磁同步电机分数阶速度控制器

为了实现永磁同步电机伺服系统的高性能速度控制,针对现有分数阶PI(FO-PI)控制器设计中存在的截止频率有效范围有限的问题,在频域设计的基础上,提出一种改进的分数阶控制器,在FO-PI基础上引入校正传递函数,保持分数阶控制性能的同时拓展控制器截止频率的选取范围,并设计三维作图法实现改进控制器的参数整定.最后通过仿真实验...     

永磁同步电机的分数阶建模方法

将永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)整数阶模型推广到分数阶,构造结构相同的分数阶电机模型。针对整数阶电机模型,基于遗传算法设计最优PID控制器,将所设计最优PID控制器作用于分数阶模型。通过调节分数阶模型分数阶次可得到电机调速系统的一簇阶跃响应曲线,选取该簇曲线中动静态特性相对最好的曲线所对应的分数阶次作为永磁同步电机的分数阶模型阶次,从而构造出永磁同步电机的分数阶模型。通过软件仿真和结果分析可得本文所构造的分数阶永磁同步电机模型具有更好的动静态特性和描述效果。     

基于分数阶PIαDβ的飞机永磁同步电机转速控制技术

当前飞机永磁同步电机控制技术电流干扰性大、且电机鲁棒性较差,存在控制速度慢的问题。据此,提出基于分数阶PIαDβ研究了一种新的飞机永磁同步电机转速控制技术, 通过分数阶PIαDβ的比例积分对飞机永磁同步电机的输入电流与输出电流进行抗干扰处理,采用分数阶PIαDβ积分技术更能提高控制系统的抗干扰性,相同开环增益环境下,使用控制器提高电机的鲁棒性,通过分数阶PIαDβ的微分技术处理控制飞机永磁同步电机的转速。 为检测控制技术效果,设定对比实验,结果表明,基于分数阶PIαDβ的飞机永磁同步电机转速控制技术以分数阶PIαDβ为基础,通过进行相关的分数阶计算,选择最匹配的控制模式,使飞机永磁同步电机能够更高效的工作,控制速度提高了12.81%。     

基于分数阶滑模控制技术的永磁同步电机控制

针对传统整数阶滑模控制系统中存在的抖震问题,本文提出了分数阶滑模控制策略并应用到永磁同步电机的速度控制.传统滑模控制器中的开关函数由作用在切换流型或其整数阶导数面推广到其分数阶导数面,利用分数阶系统的特性,缓慢地传递系统的能量,有效地削减抖震.本文采用模糊逻辑推理算法,实现软开关切换增益的自整定.仿真和实验证明,本文提出的分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统参数变化和外部扰动的鲁棒性.     

分数阶参数不确定系统的PI^λ控制器

利用求解分数阶参数不确定系统稳定域的方法,设计了使分数阶参数不确定系统具有鲁棒性的分数阶PIλ控制器.首先采用Kharitonov理论,将分数阶参数不确定系统分解成若干个参数确定的子系统,然后用D分解方法分别求出在PIλ控制器的控制下,使各个子系统都取得较大稳定域的参数λ值.再采用此λ值构建PIλ控制器并计算各个子系统的稳定域.各个子系统稳定域的交集即为参数不确定系统在PIλ控制器控制下的稳定域.同时证明了所构建的PIλ控制器能稳定整个参数不确定系统组.最后在稳定域内取控制器参数值,便构成了所设计的PIλ控制器.文中采用实例对此设计方法进行验证,并用所构建的PIλ控制器对参数不确定系统组的各个子系统进行阶跃响应分析,结果表明PIλ控制器对参数不确定系统具有较强的鲁棒性.     

基于改进PSO算法的加热系统分数阶控制

针对分数阶加热系统,提出一种基于改进粒子群优化算法的分数阶PIλDμ控制方法。首先,将细菌趋化行为机制引入带收缩因子的粒子群优化算法中,解决粒子群优化算法中由于只存在吸引操作没有排斥操作导致种群多样性失去的问题,从而避免PSO早熟收敛及陷入局部最优;然后使用改进PSO算法优化分数阶PIλDμ控制器的参数;最后,以加热系统为被控对象,分别采用改进粒子群优化算法、标准粒子群优化算法、遗传算法优化分数阶PIλDμ控制器的参数。仿真结果表明,使用该改进算法整定分数阶PIλDμ控制器参数,控制器能有效地抑制模型参数的摄动,系统鲁棒性更强。     

分数阶控制器在光电吊舱控制中的应用

主要对光电吊舱俯仰环采用系统辨识法进行数学建模,基于幅值裕量和相位裕量法对分数阶PIλDμ 控制器参数整定,采用AL-Alaoui+CFE脉冲响应不变法对控制器进行离散化实现,结合卡尔曼滤波器对模型进行仿真分析,结果表明基于卡尔曼滤波器的分数阶PIλDμ 控制器比纯分数阶PIλDμ 控制器具有更好的控制效果、更强的鲁棒性和抗干扰能力.     

混合粒子群算法优化分数阶PID控制参数研究

分数阶比例-积分-微分(PID)控制器是一种把PID控制器的整数阶次推广到分数的比例、积分、微分控制器,它比传统的PID控制器更能精确地控制复杂的被控系统.而参数的取值对控制效果的好坏起着决定性作用,为此提出了一种混合粒子群算法BFA-PSO优化参数值.该算法将具有趋化、繁殖和驱散特点的细菌觅食算法和参数少,易于优化的粒子群算法相结合来计算出精确的分数阶PID控制器的参数值.通过对传统PID控制器和分数阶PID控制器参数优化的实验仿真,结果表明基于该算法的分数阶PID控制不仅无超调量、收敛速度快,而且鲁棒性强、收敛精度高,可用于控制不同的对象和过程.     

基于粒子群和辅助变量法的分数阶系统辨识

针对噪声环境下分数阶系统的频域辨识问题,提出了一种结合粒子群优化算法和递推辅助变量法的辨识方法．首先将递推辅助变量法扩展到分数阶系统的频域辨识中,再将辅助变量法的抗噪声特性和粒子群算法的全局寻优能力相结合,采用粒子群算法辨识系统的阶次参数,并利用辅助变量法估计系统的分子分母多项式系数,完成了噪声环境下分数阶系统的阶次和分子分母多项式系数的整体辨识．仿真实验和对电网络阻抗的辨识实例表明了本文提出的辨识方法不仅适用于同元次分数阶系统,也适用于一般形式的分数阶系统．