分数阶PIλDμ控制器的一种状态空间实现

首先回顾了分数阶微积分、分数阶系统和分数阶PIλDμ控制器的数学描述,对于一类分数阶SISO被控对象,提出了一种基于整数阶微分算子的分数阶PIλDμ控制器的S平面状态空间实现.同时,在Matlab Simulink仿真平台实现了基于Oustaloup连续滤波器法的分数阶微分算子和该状态空间实现,并基于遗传算法整定了状态...     

分数阶微积分的一种物理解释和定域长分数阶微积分

本文讨论了现有的三种分数阶微积分基本定义(R-L(Riemann-Liouville)定义、G-L(Grumwald-Letnkov)定义和Caputo定义)对阶数的适用范围,以及三者之间的关系;强调指出分数阶导数与整数阶导数之间的区别.通过对分数阶微积分一个统一公式的讨论,以及给出分数阶微积分一个简单的物理解释,加深对分数阶微积分本质的认识;提出定域长分数阶微积分定义,给出它的直接数值算法,预期它可能在实践中得到应用.     

分数阶Lorenz系统状态反馈控制

引入了分数阶Lorenz混沌系统及分数阶系统稳定的充分条件, 给出了分数阶Lorenz系统的状态反馈控制方法并对受控系统进行了稳定性分析.仿真实验验证了该方法能有效地控制混沌系统到失衡的平衡点.     

一种分数阶巴特沃斯滤波器的有源电路设计

本文将分数阶的低通滤波器的传递函数通式近似设计为Butterworth滤波器,在确定阶数与截止频率之后计算得到传递函数的系数.继而,本文通过该传递函数设计电路,进行仿真并电路实现.本文设计的电路在任意阶数下都只需要修改小部分元件便可得到预计截止频率,具有很强的灵活性,方便对比研究各阶分数滤波器.     

PWM整流器的PI^λ D^μ控制策略

针对常规控制适用场所的局限性,提出了一种基于分数阶控制的PWM整流方法,该方法有别于以往的双闭环控制策略,电流内环控制使用分数阶控制器取代传统控制器。通过MATLAB/Simulink仿真与实验验证了该控制策略的控制效果明显好于传统控制方法。此外,其不仅可以应用在控制精度要求高、控制参数多的非线性系统中,而且具有较好的跟随性、鲁棒性和稳定性,能够准确的跟踪指令电流,并且得到的网测电流谐波很少,近似于正弦波。     

分数阶Unscented卡尔曼滤波器研究

分数阶微积分在控制系统中的应用日益广泛,随着分数阶动态系统模型的引入,需要求解分数阶状态估计问题的方法。该文从分数阶非线性动态系统模型出发,以概率论为基础,导出分数阶的Unscented卡尔曼滤波器,得到其递推模型并应用于典型的非线性系统,UNGM(Univariate Nonstationary Growth Model)模型和再入飞行器跟踪模型。实验结果证明在合理设置分数阶Unscented 卡尔曼滤波器阶次的情况下,能够取得优于Unscented 卡尔曼滤波器的效果。     

基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器

针对复杂高阶被控对象控制器设计及参数整定困难问题,提出了一种基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器设计方法。首先将复杂高阶模型近似为含时滞环节的降阶分数阶模型,根据原模型的奈奎斯特曲线特征,结合序列二次规划法,得到降阶近似模型的参数值。在此基础上完成分数阶控制器的结构设计,通过公式推导,给出了最大灵敏度鲁棒性指标与控制器整定参数的新的计算方法,最后结合复合时域性能指标整定控制器参数。仿真结果表明,所设计模型降阶参数求解无需全局寻优,收敛速度快,且降阶模型很好地逼近原系统,设计的鲁棒控制器使原系统具有良好的控制品质。     

分数阶低通滤波器的优化设计研究

分数阶滤波器由于具备连续步进的阻带衰减速率和更大的设计自由度而受到国内外学者的广泛关注.本文提出两种符合指标要求的分数阶低通滤波器的优化设计方法,即采用Matlab优化工具箱中的Fminimax和Fgoalattain两种多目标优化函数来分别设计符合指标要求的两种不同形式传递函数的分数阶低通滤波器,通过比较通带偏差、阻...     

基于蚁狮优化算法的直流变换器分数阶PI~λD~μ控制

为提高直流变换器输出电压的响应速度和稳定性,文中提出了一种采用蚁狮优化算法改进双有源桥型直流变换器分数阶PI~λD~μ控制器的方法。将待优化的参数看作是蚁狮个体所处的空间位置,并以双有源桥型直流变换器误差性能指标ITAE作为目标函数,采用蚁狮优化算法搜索待求分数阶PI~λD~μ控制器参数的全局最优解,进而实现对输出电压的控制优化。对传统工程经验整定整数阶PID、粒子群算法整定分数阶PI~λD~μ和蚁狮优化算法整定分数阶PI~λD~μ的双有源桥直流变换器输出电压性能进行仿真和实验对比。结果表明,文中所提方法可缩短调节时间,提高响应速度,增强系统抗干扰能力,证明了优化方法的有效性和可行性。     

基于直接离散化方法的分数阶PIαDβ控制器设计

分数阶微积分在控制领域值得研究的问题有很多，本文主要研究分数阶PIαDβ控制器不同的设计方法以及分析他们各自的控制性能，并且详细介绍了基于直接离散化方法的分数阶PIαDβ微积分算子近似离散化过程。直接离散化方法以Tusdn＋cFE为例设计了分数阶控制器，并得到其Z域数字表达式，并最终得到性能良好的分数阶PIαDβ控制器。     

一种分数阶微分IIR滤波器的设计方法和改进

提出一种在不增加分数阶微分滤波器复杂度的前提下,能有效提高分数阶微分滤波器性能的方法.该方法利用几种基于典型微分算子的分数阶微分滤波器之间的互补性,通过相互内插结合的方式,用于提高IIR分数阶数字滤波器的性能.改进后的分数阶微分滤波器频率响应更接近理想分数阶微分滤波器,表明所提方法的有效性.     

一种基于分数阶的电池荷电状态估计方法

本文首先简单介绍了分数阶微分的相关知识,以及分数阶系统的优点,然后在整数阶模型的基础上,将整数阶中的元件用分数阶的相关元件替代,建立出分数阶模型,最后使用改进的双扩展卡尔曼滤波和双卡尔曼滤波这两种算法来对电池SOC进行估算,利用仿真软件对两种算法的结果做对比,得到一种估算精确度比较高的算法。     

分数阶P(ID)u控制器和分数阶超前滞后校正器的设计

本文提出分数阶控制器和分数阶超前滞后校正器及其扩展频域设计方法.Podlubny分数阶控制器从控制角度难以直观分析且设计复杂,其冗余参数成为获得有效控制性能的障碍.本文利用分数阶扩展频域法,从分数阶系统零极点的角度考虑分数阶控制器,直接分析系统性能与分数阶控制器参数的对应关系,得出提出更为简易合理的控制器和具有可分离特性的分数阶超前滞后校正器,同时给出频域设计的具体步骤并举例说明.     

电容的分数阶等效电路建模与分析

实际的电容器件都是非理想的,其特性受到各种因素的影响,建立精确的电容模型对于电路系统分析与设计十分必要。考虑到电容的分数阶微积分特性,文中基于传统的电容整数阶等效电路模型,提出电容的分数阶等效电路模型,并采用差分进化算法辨识出模型参数,然后将该模型应用于Buck电路进行纹波电压的分析。仿真结果表明,同传统整数阶等效电路模型相比,分数阶等效电路模型拟合电容实际数据的准确度更高,验证了该电容分数阶等效电路模型的有效性。     

分数阶微积分对频域除噪技术的改进

频域除噪是信号降噪技术中的重要内容。由于噪声多为高频,频域除噪技术一般利用低通滤波器滤除含噪信号中的高频部分,以达到除噪的目的。然而图像信号的轮廓以及某些细节部分也为高频,会被低通滤波器当作噪声滤除,降低除噪效果。利用分数阶微积分,对滤波器算法进行细微变换和调整,使其能够更加精确地区分噪声与高频信号,从而在滤除噪声的同时更多地保留高频信号部分。文中通过大量的仿真,证明了该方法较传统的滤波除噪技术具有很大的进步性。     

面向储能应用的双向变换器分数阶建模研究

对于目前储能系统中的双向BUCK-BOOST变换器,传统用的建模方法都是采用整数阶建模,而实际应用中电容电感都是分数阶的.因此基于分数阶微积分分别建立了充电和放电模式下的BUCK-BOOST变换器的模型,并且将所得的分数阶模型与传统的整数阶模型进行对比分析.表明该方法建立的模型能真实反映变换器的动力学行为,可以使以后的...     

基于粒子群优化的导弹分数阶控制器设计

针对传统控制方法控制品质易受气动参数变化影响的问题,结合分数阶微积分理论和LQR最优控制技术,设计了改进的导弹分数阶控制器。首先对于导弹动力学模型进行状态重组,应用LQR技术采用输出反馈,得到基于导弹最优跟踪指标的三回路控制结构,进而构建了广义分数阶控制器结构。为优化控制器参数选择,提出一种综合频域和时域性能的适应值函数,通过粒子群(PSO)算法整定控制器参数。仿真结果表明分数阶控制器具有良好的稳态、动态特性性能。     

二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像处理中的应用

该文研究了二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像增强与滤波中的应用问题。首先基于分数微积分的定义,建立了二维线性离散系统的分数阶差分状态空间模型。然后,提出了一种可应用于图像信息处理的二维分数阶卡尔曼滤波算法,并通过实验验证了该文提出算法的有效性。仿真结果证明,该算法增强了图像中的细节特征,同时消弱了图像中的背景噪声。     

用于传输线特性分析的分数阶多极子模型

该文提出了用于计算具有圆形外导体复杂形状内导体的一类传输线特征阻抗的分数阶多极子模型。该方法能够很好地处理导体棱角附近电位梯度的奇异性问题。通过具体算例证明了该方法的实用性。