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空间参数.仿真结果验证了该状态空间的有效性与正确性.     

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。     

一类采用分数阶PIλ控制器的分数阶系统可镇定性判定准则

针对含有一个分数阶项的区间分数阶被控对象,提出了采用分数阶PIλ控制器的闭环系统可镇定性判定准则.将闭环系统的特征函数分解为扰动函数和标称函数,给出了扰动函数值集顶点的构造方法.根据被控对象分数阶阶次和控制器的阶次,研究了值集形状是否切换和切换频率的计算方法.此外,给出了测试频率区间的上下界,以实现在有限频率区间内判定闭环系统值集与原点的位置关系.在假设值集顶点函数在测试频率区间内不为零和闭环标称系统稳定的情况下,以解析的方式提出了采用分数阶PIλ控制器闭环系统的可镇定性判定准则.最后,通过对数值算例的可镇定性分析,验证了提出的判定准则的有效性.     

精馏塔时滞过程的分数阶PIλDμ控制器设计

本文针对精馏塔不稳定时滞过程,提出一种基于设定值加权的分数阶PIλDμ控制器设计方法.首先采用比例环节构成内环反馈镇定不稳定时滞过程,然后基于等效的过程模型,依据设定值加权方法设计分数阶PIλDμ控制器,并进行了控制器参数整定.仿真结果表明:分数阶PIλDμ控制器可以使精馏塔不稳定时滞过程系统获得良好的动态响应特性,干扰抑制特性以及克服系统参数变化的鲁棒性.     

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.     

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．     

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.     

线控转向系统路感模拟控制研究

线控转向系统用总线技术取代了方向盘与转向轮之间的传统机械连接,驾驶员无法获得路面信息,需模拟产生路感;通过建立方向盘总成模型,将生物免疫原理与模糊理论应用到路感模拟控制策略中,设计模糊免疫PID控制器用于路感模拟;选取行驶工况为蛇行工况,以20km/h和100km/h作为低速和高速输入进行仿真;结果表明,采用模糊免疫PID控制器控制路感电机模拟产生的路感跟随目标路感力矩的效果更好,适应性更强。     

时滞系统分数阶PI?? 极点配置控制器设计

利用参数空间法研究用PIλ控制器实现时滞系统的闭环极点配置问题。复平面上的阻尼角扇形区域和相对稳定度区域(该两区域构成一个梯形区域)被映射到控制器参数平面,相应的控制器参数可以将闭环极点配置在梯形区域内,从而保证所要求的系统性能。仿真结果显示,对于适当选取的分数阶PIλ控制器的参数,采用分数阶控制器可以取得比整数阶控制器更好的控制效果,从极点配置的角度揭示了分数阶控制器的优越性。     

线控转向系统的主动转向控制策略研究

线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,可以对前轮进行主动转向控制以增强操纵稳定性和主动安全性.通过使前轮线控转向系统的期望横摆角速度跟踪稳态质心侧偏角为0的四轮转向车辆的横摆角速度,设计线控转向系统的变传动比,主动控制前轮转角.通过时域响应、转向增益、开环总方差等指标对其进行了性能分析.结果表明:采用提出的主动转向控制策略时稳态质心侧偏角大大降低,开环总方差大大降低,从而提高了汽车的操纵稳定性.     

汽车线控转向系统的研究现状与发展

鉴于汽车转向系统直接影响着汽车操纵稳定性、驾驶舒适性和主动安全性,引入新一代线控转向系统,并比较了线控转向系统与传统转向系统的特点.从提出概念、原型设计和概念车开发三方面阐述了线控转向系统的发展历史和研究现状.介绍了线控转向系统的结构、工作原理、关键部件和分类情况,分析了线控转向系统的控制策略及其对汽车的操纵稳定性、空间结构、智能性、安全性等方面的改善.最后讨论了线控转向系统在未来发展中亟需解决的相关问题,包括安全可靠问题、成本问题、控制策略问题和动力电源问题等.     

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。     

线控转向系统力反馈的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况.首先建立了包括驾驶员在内的转向盘力反馈模型.提出的路感控制策略包括上层控制策略和下层控制策略.上层控制策略中转向盘回正力矩建模为扭杆弹簧施加的回复力矩,与转向盘转角成线性;下层控制策略对电机电流进行比例积分控制.最后研究了不同驾驶员模型比例系数,积分系数和电流比例积分控制的比例系数,积分系数对转向盘转角跟踪性能的影响.结果表明,遗传算法优化得到的这四个参数,可使得驾驶员较好跟踪转向盘转角,路感电机电流较好跟踪目标电流,实现较好的力反馈.     

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.     

一类分数阶非线性混沌系统的同步控制

在分数阶非线性系统同步控制的研究中,针对一类分数阶非线性混沌系统,研究了基于分数阶控制器的同步方法.利用状态反馈方法和分数阶微积分定义,设计了分数阶混沌系统同步控制器.进一步,根据分数阶非线性系统稳定性理论、Mittag-Leffler函数、Laplace变换以及Gronwall不等式,证明了同步控制器的有效性.最后,通过数值仿真,实现了初始值不同的两个分数阶非线性混沌系统同步.误差响应曲线表明研究的分数阶非线性系统同步响应速度快,控制精度高,验证了本文所设计的混沌同步控制方案的可行性.     

四轮线控转向系统的转向控制策略研究

为了控制汽车的质心侧偏角,同时保持汽车的转向增益不变,研究了四轮线控转向系统的后轮转向控制策略和前轮转向控制策略.首先建立了四轮转向整车二自由度模型,然后基于稳态质心侧偏角为零得到两种后轮转向控制策略:与前轮转角成比例型和横摆角速度反馈型,前者不改变系统极点,后者改变系统极点.基于转向增益不随车速改变得到二者的前轮转向控制策略.仿真表明,提出的前轮转向控制策略可以保持固定转向增益,降低驾驶员负担;后轮转向控制策略可以实现零质心侧偏角稳态值,控制车辆姿态,改善操纵稳定性.     

车辆线控转向路感模拟控制研究

针对车辆线控转向路感模拟控制受外界扰动大、建模困难等问题,基于线性自抗扰控制(LADRC)技术设计了一种车辆线控转向路感模拟控制算法.建立了线控转向路感控制仿真模型,包括驾驶员模型、线控转向系统模型、两自由度车辆模型、轮胎模型及控制器模型等,在给定道路函数条件下进行了系统仿真验证.结果表明,所设计的线性自抗扰控制器可以...     

时滞分数阶系统PDμ控制器参数整定的图解法

针对时滞分数阶系统,讨论分数阶PDμ控制器的参数整定问题.首先,利用一个可应用于时滞分数阶系统的图解稳定性准则,固定μ值,在比例一微分平面上绘制PDμ控制器参数稳定域,并讨论不同肛值对参数稳定域形状和大小的影响.该图解稳定性准则给出的是时滞分数阶系统稳定的一个充分必要条件,所得结果没有任何保守性.然后,将该种图解法思想扩展应用于系统性能设计,给出PlY'控制器最优参数整定的图解设计方法.在稳定域内分别考虑幅值裕度、相角裕度和相对稳定度性能设计问题.最后,提出了PDμ控制器参数整定的具体算法.仿真设计算法说明该图解法简洁有效,设计灵活,为一种实用的工程设计方法.     

一种分数阶预测控制器的研究与实现

本论文研究了一种新型预测控制器RTD-A的分数阶实现方法及应用. 与常规控制器比较, RTD-A控制器具有参数意义明确, 易于整定和实施的优点. 论文将RTD-A控制器扩展到分数阶形式, 并与经Z-N法整定的分数阶PI?D1控制器和Wang-Juang-Chan法整定的PID控制器进行了比较. 所提出的分数阶预测控制器在设定值跟踪, 克服负荷扰动, 鲁棒性等方面都有较理想的控制性能. 仿真结果验证了这种分数阶预测控制器的有效性.     

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.