非整数阶系统频域辨识的递推最小二乘算法

非整数阶系统辨识方法是建立非整数阶系统模型的一种重要工具．本文提出了一种非整数阶系统频域辨识的最小二乘递推算法．给出了算法的详细推导，并用已知系统验证了算法的有效性．结果表明该算法是整数阶系统辨识的最小二乘递推算法的推广．使用此算法，不但能辨识整数阶系统，还能辨识非整数阶系统．     

非整数阶系统的频率辨识

使用频响数据对非整数阶系统作频域模拟和辨识.首先,定义了非整数阶微分器的频率特性,进而给出了非整数阶系统的余奎斯特曲线的绘制方法.然后,运用方程式误差的辅助变量法,根据实部和虚部频率数据进行非整数阶系统的频率辨识.最后,通过两个数字仿真来验证这种辨识方法.     

非整数阶系统连续时间域的模拟

提出了一种致力于非整数阶系统连续时间域的模拟方法.这种特殊系统的仿真建立在有限频率区间非整数阶积分算子的基础上,其非整数阶作用仅限于有限频率区域.然后,可以定义非整数阶模型的状态方程实现,它允许近似理想非整数阶系统的连续时间响应.最后,通过两个数字仿真例子来验证这种模拟方法.     

分数阶系统频域辨识算法

分数阶微积分提供了一个很好的工具来描述一些复杂的实际系统,比整数阶模型更简洁准确.针对分数阶系统建模问题,阐述了一种同元次分数阶系统频域辨识的极大似然算法.为此首先简要地介绍了同元次分数阶系统的传递函数表达形式,然后在此基础上推导了分数阶系统频域极大似然算法,利用拉格朗日法证明了似然函数和代价函数的等价性,从而将辨识问题归结为一等价的优化问题,并进一步对采用Gauss-Newton优化计算方法进行了讨论.最后通过仿真实例验证了其有效性.     

分数阶时滞系统的频域子空间辨识

研究了利用频率响应数据辨识分数阶时滞系统子空间模型的问题,给出了一种差分进化算法与频域子空间方法相结合的辨识算法.利用差分进化算法搜索最优分数微分阶次和时滞参数,而对于固定的分数微分阶次和时滞,则采用分数阶频域子空间辨识方法得到状态空间模型.通过仿真算例验证了该算法的有效性.     

自适应非整数步长的分数阶微分掩模的图像纹理增强算法

图像纹理增强是计算机图形学、计算机视觉和模式识别等领域里的一个重要问题.通过分析分数阶微分原理和纹理图像的特性,提出一种自适应非整数步长的分数阶微分掩模算法,并将其应用于纹理图像增强中.利用图像纹理间的高度自相关性自适应地构建局部不规则的自相关掩模区域,剔除相关性较低的像素并降低噪声干扰;同时,突破传统分数阶微分数值计算采用单位步长的思想,分析不规则掩模区域的臂长特征,自适应地估计非整数步长;最后建立局部线性模型实现对非整数步长处的像素灰度值的准确估计,提高分数阶微分数值解的逼近程度.实验结果表明,该算法能够提高分数阶微分解析值的精确度,有效地增强了图像平滑区域中的复杂纹理细节.     

非均匀周期采样系统的递阶最小二乘辨识方法

针对非均匀周期采样系统,通过状态空间模型离散化方法得到其输入输出表达形式.鉴于参数化后得到的辨识模型同时包含1个参数向量和1个参数矩阵,利用递阶辨识原理,将辨识模型分解为分别含有参数向量和参数矩阵的2个虚拟子系统;考虑到系统的因果约束问题,将包含参数矩阵的子系统分解为子子系统进行辨识,从而提出这类非均匀采样系统的递阶最小二乘辨识方法.仿真例子表明该算法是有效的.     

一类分数阶系统的分析及控制器设计

针对一类与传统一阶惯性环节传递函数结构类似的分数阶系统,推导出该类分数阶系统稳定的参数取值范围,并给出了不同时间响应与分数阶阶次的对应关系.然后基于该类分数阶系统同时设计了分数阶PIλ控制器和整数阶PI控制器,控制器参数采用粒子群优化算法得到.结果表明:在控制该类对象时两者均能取得很好的控制效果,证明了本文所提方法的有效性.但由于整数阶PI控制器比分数阶PIλ控制器简单且便于实现,因此在工程应用中针对该类分数阶对象选择PI控制器即可满足要求.     

利用频域似合冗余原理直接求取连续系统离散降阶模型

本利用频域拟合给出直接从高阶连接模型求离散降阶模型的模型降阶方法。中首次提出频域拟合冗余及关键议程组的概念，论证了根据关键点拟合原理进行一步法频域拟合降阶的优越性，给出智能化点拟合算法有效地求解了一类关于模型参数空间的非线性误差准则的极小化问题。     

分数阶系统的分数阶PID控制器设计

对于一些复杂的实际系统,用分数阶微积分方程建模要比整数阶模型更简洁准确.分数阶微积分也为描述动态过程提供了一个很好的工具.对于分数阶模型需要提出相应的分数阶控制器来提高控制效果.本文针对分数阶受控对象,提出了一种分数阶PID控制器的设计方法.并用具体实例演示了对于分数阶系统模型,采用分数阶控制器比采用古典的PID控制器取得更好的效果.     

Synthesis of Fractional-order PI Controllers and Fractional-order Filters for Industrial Electrical Drives

This paper introduces an electrical drives control architecture combining a fractional-order controller and a setpoint pre-filter. The former is based on a fractional-order proportional-integral (PI) unit, with a non-integer order integral action, while the latter can be of integer or non-integer type. To satisfy robustness and dynamic performance specifications, the feedback controller is designed by a loop-shaping technique in the frequency domain. In particular, optimality of the feedback system is pursued to achieve input-output tracking. The setpoint pre-filter is designed by a dynamic inversion technique minimizing the difference between the ideal synthesized command signal (i.e., a smooth monotonic response) and the prefilter step response. Experimental tests validate the methodology and compare the performance of the proposed architecture with well-established control schemes that employ the classical PIbased symmetrical optimum method with a smoothing pre-filter.      

一种噪声和畸变混沌信号的滤波策略--Ⅰ：盲信道均衡

无线通信信道的干扰严重地影响了基于混沌的通信系统的实际实现。本文将非线性滤波与神经处理单元相结合构成了一种新的滤波算法，它能解决状态空间模型的估计问题。在将基于混沌的通信系统处于时变衰落通信场景时的盲信道均衡问题转化为增广的状态空间模型以后，新的滤波算法实现了这类通信系统的盲信道均衡。与标准的最小均方（LMS，least—mean—square）算法相比，该算法具有较快的收敛速度和较好的滤波性能。     

基于C8051F040的温度控制系统设计

针对目前温度控制在工业生产中被广泛应用,而传统的温度控制系统是由功能繁杂的大量分离器件构成,为了节约成本,提高系统的可靠性,设计了一种基于C8051F040的温度控制系统。在该系统中,为了减小干扰的影响,用低通数字滤波算法对采样数据进行处理,然后用PID算法进行决策输出。同时,利用CAN总线和其他节点进行数据交换。经过测试,该系统的技术指标满足要求,运行稳定可靠。     

网络控制系统随机稳定性研究

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.     

分数阶系统的最优Oustaloup数字实现算法

控制系统通常无法用确定的解析表达式表达,所以需要利用滤波器来近似数字实现分数阶微积分.为此,提出一种新的分数阶系统数字实现算法--最优Oustaloup数字实现算法,通过最优算法寻找滤波器最优参数,在频率段内实现分数阶系统模型的高拟合精度.实例仿真结果表明,该算法在频率响应中的幅频特性及相频特性均优于Oustaloup及其改进算法.     

具有输入饱和的非线性系统的分散输出控制

考虑了一类具有输入饱和的非线性组合大系统的镇定问题。利用李雅普诺夫稳定理论和矩阵理论研究了这类非线性组合大系统的分散输出镇定问题,并给出了一种分散输出镇定控制器的设计。考虑了另一类具有输入饱和的非线性相似组合大系统,由于相似组合系统的结构特点,给出了简洁的分散输出镇定的条件。     

一种估计奇异摄动饱和系统稳定域的方法

针对奇异摄动饱和系统, 提出了一种估计其稳定域的降阶方法. 结合饱和函数的特殊性质, 证明了此类系统的稳定域可分解为伴随系统的不变集与一个足够大球体的笛卡尔积. 将原系统稳定域估计问题转化为低阶伴随系统稳定域的估计问题, 利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)优化方法估计伴随系统的稳定域以减少保守性. 本方法不仅可以克服奇异摄动饱和系统的奇异性, 还可以一定程度克服系统的``维数灾'等问题.     

P2P系统服务质量研究

随着P2P计算受到越来越多的关注,如何系统全面地对一个P2P系统作出评估成了一个非常重要的问题。本文从服务质量的角度来系统地考虑P2P系统评估的问题,提出了一个P2P系统服务质量度量框架,以帮助和指导P2P系统的设计和选择。     

不确定非线性系统自适应镇定的充要条件

研究了一类相当广泛的包含未知参数的非线性控制系统的自适应鲁棒控制问题,这类系统的标称系统包含一些非最小相位非线性系统和一些不存在相对阶的非线性系统．其未知定常参数是线性的．在一定假设条件下,对该类系统给出了存在自适应控制器的充要条件,并采用backstepping方法给出了控制器的设计步骤．所得主要结论没有用到增长性假设、最小相位假设和相对阶的假设．同时,还给出了不存在相对阶及非最小相位的非线性系统的例子,对于后者给出了控制器的设计过程．