分数阶ＰＩＤ控制在网络控制系统中的应用

分数阶PID控制器较传统整数阶PID控制器增加了2个可调参数,使得其控制器的设计更加灵活,控制性能更加优良．针对网络控制系统（NCS）中的时延以及数据包丢失问题,提出对系统采用分数阶PID控制方法进行补偿,利用MATLAB／TrueTime仿真工具箱对NCS进行仿真研究．仿真实验结果表明,采用分数阶PID控制方法可以对时延以及数据包丢失问题进行有效的补偿,且控制效果明显优于整数阶PID方法．     

永磁同步电机分数阶微积分控制方法研究

为改善永磁同步电机系统动静态性能,提高系统鲁棒性,该文引入了一种新的速度调节方法--基于分数阶微积分的控制策略.相对于整数阶PID控制器,分数阶PIλDμ控制器多了两个可调参数,可以取得更好的控制效果.针对永磁同步电机调速系统,构建了基于分数阶速度反馈的闭环系统.仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器的控制效果明显优于整...     

分数阶PID控制器的研究与仿真

为了提高整数阶PID控制器的控制精度,将控制器的阶次推广到分数阶领域,可得到分数阶PIλDμ控制器模型。借助一种数字实现形式,在时域中直接运用z变换方法,可计算分数阶PIλDμ控制器。对实例的仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器具有更佳的控制效果,分数阶次的合适选取对控制质量的改善明显。控制器对系统参数的变化不敏感,结构更灵活,鲁棒性也更强。     

分数阶PID控制器在自动电压调节系统中的应用

常规的PID控制器在应用于某些复杂系统时,效果可能达不到预期的精度要求,而分数阶多了两个参数,在控制的灵活性以及准确性上都有了较大的改善。主要讨论了分数阶PID控制器在自动电压调节系统中的作用。将分数阶PID控制器与传统的整数阶PID控制器进行了对比,结果表明,分数阶PID控制器具有优于传统PID控制器的性能。     

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.     

Buck变换器的自适应分数阶PI~λD~μ控制研究

为提高Buck变换器的控制性能,从变换器的数学模型出发,分析了分数阶PIλDμ控制器中比例参数kp和积分参数ki的可设计范围,并提出一种Buck变换器的自适应分数阶PIλDμ控制器设计方法.该方法在整数阶PID控制器基础上,按照控制性能目标函数最小准则对分数阶次参数λ和μ进行优化搜索,同时kp和ki参数按自适应律调整变化.仿真结果表明:相比传统的整数阶PID控制和分数阶PIλDμ控制,该自适应分数阶PIλDμ控制方法能使Buck变换器具有更优的电压输出性能和鲁棒性.     

基于QPSO分数阶PIλDμ的纯电动汽车调速系统研究

为了获得比传统整数阶PID更好的控制性能,本文结合量子粒子群(QPSO,Quantum Particle Swarm Optimization)算法和分数阶微积分理论提出一个分数阶PIλDμ控制方法.通过QPSO优化算法对分别采用整数阶和分数阶PID控制器的目标函数的KP,KI,KD参数进行优化,并将结果导入电动汽车调速模块中进行验证.仿真结果表明,经过QPSO算法优化后的分数阶PIλDμ参数能够明显改善纯电动汽车的调速性能,并使驱动系统的响应速度更快、稳定性更好.     

基于QPSO算法优化跳汰机排料系统的分数阶PID控制

针对传统PID控制在复杂跳汰机排料系统中控制精度不高、响应速度慢、参数调整不够精确等问题,提出了一种基于QPSO算法优化的分数阶PI~λD~μ控制器(QPSO-FOPID).该控制器利用分数阶微积分理论,将传统PID控制由整数阶次推广到复数阶次,并增加了两个参数的自由度.同时利用量子粒子群算法对分数阶PI~λD~μ控制器参数进行寻优,解决参数调整不精确的问题.以某矿井跳汰机排料系统为例,建立跳汰机排料系统控制的Simulink仿真模型.仿真结果表明,该方法不仅能够实现分数阶PI~λD~μ控制参数的在线优化,收敛速度快,具有较强的鲁棒性,还具有良好的动、静态性能,无超调现象,控制精度高.     

单一驱动多响应分数阶混沌系统的完全同步

基于复杂的分数阶异构系统同步问题,采用完全同步控制法设计非线性控制器,从而实现用一个新型的三维分数阶混沌系统,同时驱动整数阶Duffing系统和分数阶超混沌Lorenz系统. 利用分数阶稳定性定理对所设计的控制器给予理论证明,并通过数值仿真验证了方案的有效性.     

分数阶系统的二自由度 PID 预期动态整定法

采用实际模型简单控制的策略,针对分数阶系统提出一种基于预期动态方程的二自由度P ID整定方案（DDE）。通过选取预期动态方程系数,将控制器参数与系统控制要求建立联系,确定各个参数的取值规则。8个分数阶模型的控制仿真结果表明,用DDE法整定的整数阶二自由度 PID控制器可以使系统满足预期动态,并且该控制器具有与分数阶P ID相当或较其更好的控制效果。     

DC-AC逆变器分数阶与整数阶PID控制对比

针对传统双环PID控制三相逆变器系统存在输出电压质量和鲁棒性不够理想,输出电压谐波含有率较高等问题,设计基于神经网络参数自整定的分数阶PIλDμ双环控制器:PIλDμ电流内环PIλDμ电压外环控制、PIλDμ电流内环PID电压外环控制和PID电流内环PIλDμ电压外环控制,并应用于不同的线性及非线性负载,考察其控制性能。仿真研究表明,分数阶PIλDμ电流内环整数阶PID电压外环控制性能最好,其次是整数阶PID电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制和分数阶PIλDμ电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制,性能最差的是传统的双环PID控制。     

热力系统的分数阶特性及其动态矩阵控制

在热力系统的控制设计或面向控制的特性分析时,目前广泛使用的是整数阶微分方程或者整数阶传递函数。研究表明:大量的热力系统采用分数阶描述比整数阶描述更精确,但是分数阶控制系统研究中存在着控制器参数整定困难等问题。本文基于动态矩阵控制是一种采用系统阶跃响应系数的非参数模型控制算法的特点,将其应用于分数阶系统的控制。因此只需获得系统的阶跃响应模型,从而避免了对于分数阶系统获取分数阶参数模型的困难以及获取整数阶参数模型的必然性模型失配问题,而且动态矩阵控制器参数整定相对简单,鲁棒性强。仿真结果证实该算法对分数阶系统的控制是可行且有效的。     

分数阶滑模控制算法在四容水箱中的应用及仿真

针对四容水箱系统存在模型不确定性、动态性能缓慢、耦合严重等问题,设计分数阶滑模控制算法对水箱液位进行控制。对传统整数阶滑模面和趋近率加以改进,得到控制效果更为灵活的分数阶滑模面和趋近率。使用李雅普诺夫理论对分数阶型滑模控制器的渐进稳定条件、适用范围、特性进行理论分析,提出算法的设计方法。通过与分数阶PID控制器比较,仿真实验表明分数阶滑模控制器对给定液位的期望值具有良好的动态性能,有效的减少控制过程中的超调,对系统参数摄动具有良好的鲁棒性。     

指标函数终端自由和受函数约束的分数阶系统的最优控制

将求解整数阶系统最优控制的方法和步骤拓展到分数阶系统的最优控制中,对由Caputo定义的分数阶微分方程描述的分数阶系统提出了求解性能指标函数在始端固定的条件下,终端时间固定而终端状态自由和始端固定、终端时间固定而终端状态受函数约束的最优控制的状态方程、伴随方程、控制方程、横截条件和终端约束方程,并给予了证明.     

PID参数整定新方法在锅炉蒸汽压力系统中的应用

传统的Ziegler-Nichols参数整定方法已经在PID控制设计中得到了普遍应用,然而由于未对超调量进行具体限制而表现出一定的局限性.本文根据系统阶跃响应曲线的几何特性,通过求曲线包络的面积获得在被控对象的阶跃响应超调量严格限制情况下的PID控制器的3个参数值.该整定方法具有同时保证系统超调量小和响应速度快的双重优点,一定程度上弥补了传统PID参数整定方法的不足.把这种新的整定方法应用到锅炉蒸汽压力控制系统设计中,在Simulink环境下仿真表明,相比于经典Ziegler-Nichols方法,该整定方法具有更好的控制效果.     

External stability of fractional-order control systems

Stabilityisapreconditionforcontrolsystemsto operatenormally.Anunstablesystemisnotofpracticalvalueinengineering.Thecontrolsystemsusedsofarareallconsideredinteger ordersystems,althoughtherealobjectsaregenerallyfractional[1].Thereasonto disregardtherealorder…     

污水处理溶解氧的Smith模糊自适应整定PID控制

生化污水处理过程是典型的非线性、时滞和不确定性的复杂系统,采用传统的控制方法进行污水处理难以取得理想的效果。以溶解氧（DO）参数控制为实例,提出模糊自适应整定PID控制与Smith预估控制器相结合的智能控制方法。MATLAB仿真结果表明,与常规PID控制相比,采用Smith模糊自适应整定PID控制,有效提高了DO控制系统稳态精度、超调量减小,能耗更低,具有一定的推广应用价值。     

Tuning of fuzzy PID controller for Smith predictor

An analytical tuning method was proposed for fuzzy PID controller used in Smith predictor in order to extend its application and improve its robustness. The fuzzy PID controller was expressed as a sliding mode control. Based on Lyapunov theory, Smith predictor was analyzed in time domain. The parameters of the fuzzy PID controller can be obtained using traditional linear control theory and sliding mode control theory. The simulation experiments were implemented. The simulation results show that the control performance, robustness and stability of the fuzzy PID controller are better than those of the PID controller in Smith predictor.     

基于分数阶微分方程描述的系统的能控性和能观性判据

首先给出了由分数阶微分方程描述的系统的数学模型,根据对整数阶系统能控性和能观性的研究,给出了此类分数阶系统的能控性和能观性的定义,并利用两参数的Mittage-Leffler函数和Cayley-Hamilton定理分析此类分数阶系统的能控性和能观性,推导由分数阶微分方程描述的系统能控性和能观性判据.当其能控性判别矩阵M和能观性判别矩阵N的秩为满秩时,分数阶系统是能控和能观的.