参数自适应教与学优化分数阶PID控制器设计

本文针对分数阶PID控制器调节参数多、人工调参难度较大的问题,提出了参数自适应教与学优化分数阶PID控制器设计方法。分数阶PID控制器参数寻优过程引入种群适应度方差表征种群的“聚集程度”,将影响算法收敛速度和收敛精度的教学因子设计成种群适应度方差的函数,使其在算法迭代过程中根据种群的“聚集程度”自适应调节算法收敛速度。当种群聚集程度高时,提高教学因子取小值的概率,增强种群的多样性;当种群聚集程度低时,提高教学因子取大值的概率,提高算法的收敛速度。通过仿真验证,本文提出的参数自适应分数阶PID控制器控制整数阶系统、分数阶系统均可获得优良的控制效果,与参考文献设计的控制器相比在动态性能上有显著提升,参数自适应分数阶PID控制器较整数阶PID控制器在响应速度上提高69.8%,超调量减少92.6%,稳态误差减小32.4%。     

自抗扰控制器在惯性平台稳定回路中的应用

为了解决传统PID控制的稳定回路抗干扰能力不高的问题,设计了自抗扰控制器.自抗扰控制器是在继承经典PID控制器不依赖对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器.Matlab仿真结果表明,用自抗扰控制器设计控制规律,稳定回路的跟踪能力和抗干扰能力都得到了较大的改善,提高了惯性平台的可靠性和精度.     

基于内模控制的分数阶PID算法的稳瞄控制器

研究了分数阶PID在稳瞄系统的控制效果.为了简化分数阶PID的设计,提出一种基于内模控制的分数阶PID设计方法：利用内模原理构造一个仅含整定参数的内模PID,然后通过增加积分阶次λ与微分阶次μ,从而获得分数阶PID控制器;这3个参数可由截止频率、相位裕度和增益鲁棒性约束确定.Matlab仿真与硬件平台试验证明,该控制器相较利用同样约束条件设计的其他控制器,可以使稳瞄系统取得更好的控制性能.     

惯性平台稳定回路控制律对稳定精度的影响分析

以单轴稳定平台为对象,研究分析不同类型外界干扰力矩作用下,惯性平台稳定回路控制律形式对平台稳定精度的影响.采用高阶型控制律,更有利于实现对干扰力矩的抑制,尤其是在有较大过载变化的应用环境,或存在较大偏心不易精确平衡的情况下,需要适当提高控制律的阶次来提高平台的稳定精度.仿真结果说明,在与过载有关的干扰力矩作用下,稳定回路控制律的积分校正阶次越高,平台的稳定精度越高.     

基于RBF算法的前馈惯性稳定平台PID控制回路的设计

在数字惯性稳定平台系统中,由于无法实现前馈惯性稳定平台控制回路的全补偿条件,控制回路的稳定精度和跟踪能力仍提高有限.针对这一问题,采用以RBF单神经网络自动校正比例、微分、积分3个参数的算法来提高控制回路性能,研究结果表明:采用该算法的控制回路在跟踪能力上明显优于传统PID控制回路,该算法在阶跃响应时不仅超调量满意,而且上升时间与调节时间非常理想,跟踪误差小于千分之一,同时对于惯性稳定平台控制回路参数的摄动以及输出扭矩的干扰都有很强的自适应能力.     

热电偶分数阶传递函数阶次和参数估计

为了研究热电偶动态特性,用分数阶模型进行建模和模型辨识。测量瞬态温度时,温度响应存在延迟,该测量过程属于物理上的延迟过程或者叫做遗传过程。热电偶与被测介质接触时,测量接点和偶丝都产生热量传递。测量接点的温度分布取决于介质与测量接点的换热以及测量接点与偶丝之间的导热。根据分数阶微积分理论,引入时间分数阶微积分建立了热电偶半无限固体导热模型。模型描述了露端式热电偶测量接点与被测介质之间的换热过程,包括测量接点与偶丝的热量传递。通过分数阶拉普拉斯变换得到一种阶次呈比例的分数阶传递函数结构,这种结构的传递函数描述了测量接点热惯性的延迟和热电偶偶丝热扩散的单相延迟。建立了热电偶测量固体表面温度的实验系统,采集热电偶在温度激励下的输入和输出。根据输入和输出数据,用改进Luus-Jaakola算法对分数阶传递函数的参数和阶次进行了估计。实验和计算结果表明,变阶次分数阶传递函数的拟合结果优于固定阶次分数阶传递函数。     

分数代阶a稳定分布及其应用中的若干问题

a稳定分布模型是一种包含高斯分布，但具有更广泛适用性的随机分布模型，文中在简要介绍a稳定分布及分数低阶统计量的概念和特性的基础上，研究了在分数低阶a稳定分布条件下进行信号处理需要解决的几个问题，并给出了相应的结果。     

基于分数阶Fourier变换的信号去噪方法

提出了基于分数阶Fourier变换的信号去噪方法。该方法首先通过对带噪信号进行离散分数阶Fourier变换,然后在分数阶变换域对得到的信号进行低通滤波．最后利用滤波后信号进行原始信号的重构。仿真实验表明,文中方法存在一个最佳分数阶阶数．可以使得噪声在分数阶Fourie，域得到最好地去除。与传统的Fourter变换去噪法相比,本文方法具有一定的优越性。     

分数代阶α稳定分布及其应用中的若干问题

α稳定分布模型是一种包含高斯分布,但具有更广泛适用性的随机分布模型,文中在简要介绍α稳定分布及分数低阶统计量的概念和特性的基础上,研究了在分数低阶α稳定分布条件下进行信号处理需要解决的几个问题,并给出了相应的结果.     

基于分数阶控制的火炮伺服系统

针对防空火炮对伺服系统高精度和强鲁棒性的要求,提出一种分数阶 PIλ控制器的设计方法。建立火炮伺服系统的数学模型,分析分数阶位置控制器结构,基于相位裕度、截止频率、低频段精度点、振荡度指标等约束条件,提出并推导了进行参数整定的分数阶控制器综合设计方法。仿真结果和实验结果表明：该分数阶控制器使得伺服系统具有控制精度高、频带宽、鲁棒性强等显著特点,为防空火炮伺服系统设计提供了一种新方法。     

基于分数阶控制的防空火炮伺服系统研究

针对防空火炮对伺服系统高精度和强鲁棒性的要求,本文提出了一种分数阶控制器的设计方法。建立了火炮伺服系统的数学模型,分析了分数阶位置控制器结构,提出并推导了基于相位裕度、截止频率、低频段精度点、振荡度指标等约束条件来进行参数整定的分数阶控制器综合设计方法。仿真结果和实验结果表明,本文所设计的分数阶控制器使得伺服系统具有控制精度高、频带宽、鲁棒性强等显著特点,这为防空火炮伺服系统设计提供了一种新方法。     

基于分数阶傅里叶变换的混响抑制方法研究

线性调频( LFM)信号是声呐中一种常用信号。利用LFM信号在分数阶傅里叶变换( FRFT)域的良好聚焦性,提出了一种基于FRFT的混响抑制算法,在此算法中,通过分数阶Fourier域的窄带滤波来去除混响。对实测混响数据和LFM信号的分离效果进行了仿真,分离前后信混比得到了较大提高。     

插值重建的分数阶傅里叶域分析

建立在傅里叶变换基础上的传统插值重建理论已不适用于基于分数阶傅里叶变换的SAR算法,文中对插值重建理论在分数阶傅里叶域作了进一步的分析和仿真.首先依据分数阶卷积的概念从分数阶傅里叶域的角度分析了采样信号的重建方程.其次从工程应用出发,进行了有限数目卷积核的插值重建误差分析.最后,给出了卷积核的截断归一化公式.可以发现利用分数阶卷积的插值核数目大于16即可,且需要保证移动后的样本位置不远离原卷积核的样本位置.     

基于神经网络的 PMSM 分数阶积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速控制性能,在分数阶积分滑模控制策略的基础上,设计一种基于神经网络的 变阶次分数阶积分滑模控制策略。利用分数阶积分随时间缓慢衰减的特性来增强系统的鲁棒性,通过指数趋近律削 弱滑模面的抖振现象,分析了分数阶阶次对系统动态性能的影响,引入 RBF 神经网络对滑模面函数中的分数阶积分 阶次进行动态调节,提高了系统的综合性能。仿真结果表明：与固定阶次的分数阶积分滑模控制相比,该控制方法 有利于取得更好的动态跟踪性能和稳定精度。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频引信定距方法

针对调频（FM）引信,为了在较小的调制频偏内获得较高定距精度,提出了基于分数阶域瞬时初始频率估计和基于分数阶相关的两种定距方法。论述了两种方法的定距原理,分析了其距离分辨力与抗噪声性能,并进行了仿真验证。结果表明：较FM谐波定距方法,两种方法具有较高的距离分辨力,且受FM带宽影响较小;同时定距方法通过FM发射、接收信号与单载波混频方法,在分数阶域避免了FM率估计,降低了算法复杂度,具有工程可实现性;较初始频率估计方法,基于分数阶相关的FM定距方法抗噪声性能更好,适合于低信噪比环境下信号检测。     

分数阶阻尼裂纹转子的小波尺度谱分析方法研究

结合在分数阶微积分的基础上建立的裂纹转子系统模型和小波尺度谱,提出基于小波尺度谱的分数阶阻尼的转子裂纹故障诊断方法,并讨论了不同的裂纹深度下分数阶阻尼的裂纹转子系统的小波尺度谱和重分配尺度谱特性。仿真结果表明,分数阶阶次的改变对系统运动特性有很大的影响,在建立动力学模型时可以灵活调节分数阶阶次来改变转子系统的振动特性以达到诊断转子裂纹的最佳效果。提出的方法对裂纹故障敏感,能有效地提取裂纹转子系统中的故障信息。最后用实验进行了验证,实验结果与理论数值分析的结果相吻合,验证了文中建立的分数阶阻尼的裂纹转子系统模型的正确性。     

分数阶傅里叶域的阵列信号盲分离方法

本文提出一种基于分数阶傅里叶域阵列平均的盲信号分离方法,它在变换域中引入加权函数来降低噪声及减少各源信号间的相互干扰。和传统盲信号分离方法相比,该方法不需要矩阵的白化和联合对角化,并且复杂度低,运算量小,抗干扰性能好。     

惯性稳定平台的扰动观测器/不完全微分PID复合控制

为提高惯性稳定平台控制系统的稳态性能,提出了一种扰动观测器与不完全微分PID相结合的复合控制算法。利用扰动观测器将控制系统中存在的外部扰动观测出来并补偿到原系统中,在增强系统扰动抑制能力、提高鲁棒性的同时,提高系统稳定精度。仿真结果表明:扰动观测器/不完全微分PID复合控制算法可显著改善惯性稳定平台的稳态性能,对比于常规PID校正方法,复合控制方法不仅提高了系统的响应速度,而且显著提高系统的扰动抑制能力,提高稳定精度。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号的自适应时频滤波

本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的线性调频(LFM)信号的自适应滤波方法，利用该变换等同于对信号在时频平面进行旋转这一重要特性，将混迭有噪声的信号以特定的旋转角作分数阶傅里叶变换，使得信号与噪声在变换域中的交迭达到最小；在此基础上，通过窄带通滤波器对LFM信号进行抽取，去除大部分的噪声能量，然后，再经过分数阶傅里叶反变换，恢复出原来的LFM信号。理论分析和仿真表明，该方法不仅可获得明显的信噪比的改善，而且具有算法简单及信号失真小等特点，和其它基于二维时频分析工具的滤波算法相比，降低了计算的复杂度，其实现更为简便。     

四框架稳定跟踪平台原理样机设计与实现

为稳定并改造跟踪平台的性能,针对现有文献侧重于理论研究的问题,构建机载四框架稳定跟踪平台的原理样机。以某型号机载四框架稳定跟踪平台项目为研究对象,介绍平台的机械系统和电气控制系统,设计伺服控制回路和自动跟踪控制回路,并给出相应的控制策略。试验结果表明:该设计理论分析正确,控制系统合理。