分数阶微分滤波器及高斯分布参数估计

设计了一种分数阶微分滤波器．利用此滤波器可实现信号的分数阶微分，使得分数阶微分计算简单化．首先，采用此滤波器获得高斯分布的分数阶微分；然后，通过对高斯分布的分数阶微分的分析，建立了高斯分布的分数阶微分的过零点与微分阶数之间的关系和高斯分布的分数阶微分的最大值与微分阶数之间的关系；最后，得到了一种估计高斯分布参数的新方法．     

Fractional-order Proportional-integral-derivative-based Automatic Generation Control in Deregulated Power Systems

Abstract—In this article, implementation of a fractional-order proportional-integral-derivative controller is proposed as supplementary automatic generation control of interconnected multi-area deregulated power systems that operates under the effects of bilateral contracts on the dynamics. The tuning of the fractional-order proportional-integral-derivative controller parameters is formulated as an optimization problem and solved by employing a genetic algorithm. The traditional automatic generation control loop incorporated with the concept of the distribution company participation matrix and fractional-order proportional-integral-derivative supplementary controller is simulated for different operating cases; a comparison among the conventional integral controller, hybrid fuzzy proportional-integral controller, genetic algorithm-tuned proportional-integral controller, and genetic algorithm-tuned proportional-integral-derivative controllers is presented. The simulation results show that the system employing a genetic algorithm-tuned fractional-order proportional-integral-derivative controller has better performance than the integer-order hybrid fuzzy proportional-integral, genetic algorithm-tuned proportional-integral, and genetic algorithm-tuned proportional-integral-derivative controllers in terms of settling time and overshoot.     

分数阶Brussel系统混沌同步的三种控制方案

基于分数阶微积分理论,提出三种同步控制方案使分数阶Brussel系统的误差系统收敛到平衡点。第一种控制方案通过设计适当的控制器,利用Mittag-Leffler函数得到误差系统的收敛性。第二种控制方案引入了分数阶的滑模面,利用分数阶Lyapunov 稳定性理论和滑模控制方法,得到分数阶Brussel主从系统的混沌同步。第三种控制方案充分考虑系统的不确定性和外部扰动,设计一个新型趋近律,利用分数阶终端滑模控制方法使误差系统快速收敛到平衡点。研究表明,选取适当的控制器,分数阶主从Brussel系统可以达到混沌同步。通过数值算例说明所提出的三种控制策略的有效性和适用性,并验证了本研究的理论结果。     

基于新型趋近律的参数未知分数阶Rucklidge系统的滑模同步

利用分数阶微积分理论,基于一种新型趋近律研究不确定分数阶Rucklidge混沌系统的自适应滑模同步问题,根据滑模同步方法给出驱动-响应系统获得滑模混沌同步的充分条件。研究表明:在选取适当的控制器以及滑模函数条件下,驱动-响应系统获得滑模同步,数值仿真表明该方法具有可行性和有效性。     

蓄电池/超导混合储能系统非线性鲁棒分数阶控制

针对电动汽车(Electric Vehicle, EV)供电端的蓄电池/超导混合储能系统(Battery/SMES Hybrid Energy Storage Systems, BSM-HESS)设计了一种新型非线性鲁棒分数阶控制(Nonlinear Robust Fractional-Order Control, NRFOC),从而快速精准地跟踪负荷需求变化。首先,基于规则式策略(Rule-Based Strategy, RBS)实现最优的负荷需求分配。然后,通过高增益扰动观测器(High-Gain Perturbation Observer, HGPO)对BSM-HESS的非线性、参数不确定性和未建模动态聚合而成的扰动进行快速估计,最终该扰动通过NRFOC进行在线完全补偿。此外,NRFOC不依赖于精确的系统模型,仅需测量蓄电池电流和直流侧电压两个状态量。通过三种算例进行研究,即重载条件、轻载条件以及参数不确定性,仿真结果验证了NRFOC的有效性和鲁棒性。     

基于分数阶网络和强化学习的图像实例分割模型

针对目前的分数阶非线性模型图像特征提取能力不足导致分割精度较低的问题,提出一种基于分数阶网络和强化学习(RL)的图像实例分割模型,用来分割出图像中目标实例的高质量轮廓曲线.该模型共包含两层模块:1)第一层为二维分数阶非线性网络,主要采用混沌同步方法来获取图像中像素点的基础特征,并通过根据像素点间的相似性进行耦合连接的方...     

IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。     

超级电容储能系统鲁棒分数阶PID控制设计

针对超级电容储能系统(supercapacitor energy storage system,SCES)设计了一款鲁棒分数阶PID(robust fractional-order PID control,RFOPID)控制.首先,利用高增益扰动观测器(high-gain perturbation observer,H...     

分数阶电报方程的Chebyshev多项式数值解法研究

分数阶电报方程作为通信工程中的一类重要方程,在实际应用中往往很难求得解析解,因而对其进行数值求解就显得至关重要．为了求得分数阶电报方程的数值解,本文借助Chebyshev多项式函数构造相应的微分算子矩阵,并结合Tau方法将待求方程转化为非线性代数方程组,然后对该方程组进行数值离散求解,最后给出的数值算例也验证了该方法的可行性及有效性．     

基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密算法

为了实现对彩色图像信息的有效保护,提出一种像素置乱及密文交错扩散技术相结合的加密算法。首先对3个分数阶混沌系统产生的混沌序列进行优化改进,得到两组不同的性能优良的混沌密钥序列,并将RGB彩色图像转换为由基色分量组成的灰度图像;然后,利用一组改进的混沌密钥序列对该灰度图像的像素位置进行置乱;最后,利用另一组改进的混沌密钥序列对置乱图像进行2轮基色分量之间的密文交错扩散操作,得到加密图像。仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,高度的密钥敏感性,较好的像素分布特性,且在抵抗唯密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。