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分数阶控制器离散方法的评估策略研究

西安交通大学学报 2007年第7期41卷 842-846页

作者：曹军义曹秉刚西安交通大学机械工程学院西安710049

针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,提出了分数阶微积分算子数字实现方法的评估策略,分析了分数阶微积分算子的多种数值计算法的机理和实现步骤.引入一个位置控制系统作为分数阶控制对象,将Mittag-Leffler函数的全记忆长度分数阶... 详细信息

针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,提出了分数阶微积分算子数字实现方法的评估策略,分析了分数阶微积分算子的多种数值计算法的机理和实现步骤.引入一个位置控制系统作为分数阶控制对象,将Mittag-Leffler函数的全记忆长度分数阶控制系统作为评估基准,提出了一种离散算法的近似性能函数,通过时域误差分析以及近似性能分析,对比研究了分数阶微积分算子的数字实现方法.研究结果表明,幂级数直接离散法得到近似离散模型需要记忆长度为100方可获得较好的近似,而连分式直接离散法近似离散模型为10阶时就可以获得较好的近似,因此连分式直接离散法比较适合于分数阶控制算法的实际工程应用.

关键词：分数阶控制器离散方法评估策略分数阶微积分

分数阶控制器在气动位置伺服控制中的应用研究

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化工自动化及仪表 2006年第2期33卷 61-64页

作者：曹军义曹秉刚杜彦亭西安交通大学机械工程学院西安710049

针对气动位置伺服控制系统的弱阻尼、强非线性等问题,提出一种基于分数阶微积分的分数阶控制策略。分数阶控制器的分数阶微积分可以增加传统PID控制器的设计灵活度和系统的稳定度。为验证分数阶控制器的良好控制特性,在M atlab/S imu l... 详细信息

针对气动位置伺服控制系统的弱阻尼、强非线性等问题,提出一种基于分数阶微积分的分数阶控制策略。分数阶控制器的分数阶微积分可以增加传统PID控制器的设计灵活度和系统的稳定度。为验证分数阶控制器的良好控制特性,在M atlab/S imu link下建立了详细的气动位置伺服系统模型。仿真结果表明:分数阶控制器具有对参数不确定性和非线性良好的控制效果。

关键词：分数阶控制器气动伺服控制分数阶微积分

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蒸汽发生器水位改进分数阶控制器研究

原子能科学技术 2018年第7期52卷 1268-1275页

作者：郭丹夏虹哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

蒸汽发生器在瞬态扰动时存在严重的虚假水位现象,增加了低功率水位控制的难度。为研究蒸汽发生器低功率水位控制问题,利用线性参数变化理论,建立了时变的多胞线性参数变化模型。在此模型基础上,提出了分数阶控制器。依据分数阶微积分理... 详细信息

蒸汽发生器在瞬态扰动时存在严重的虚假水位现象,增加了低功率水位控制的难度。为研究蒸汽发生器低功率水位控制问题,利用线性参数变化理论,建立了时变的多胞线性参数变化模型。在此模型基础上,提出了分数阶控制器。依据分数阶微积分理论,设计了串级分数阶PIλDμ控制器。根据Oustaloup间接离散化方法实现了分数阶PIλDμ控制并对Oustaloup方法进行了改进。研究了在负荷变化时,内环和外环4个阶次参数以及改进算法后2个参数变化对系统控制性能的影响。在不同功率区间,相同负荷变化的情况下,对改进后的串级分数阶PIλDμ控制器进行了仿真实验。结果表明,所设计的改进串级分数阶PIλDμ控制器能有效抑制干扰,分数阶微积分算子的阶次以及改进的Oustaloup方法引入的系数对控制效果均有一定影响,合理调节参数能明显改善系统的控制性能。

关键词：蒸汽发生器水位控制分数阶微积分 Oustaloup方法分数阶控制器参数变化影响

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锅炉-汽轮机系统的分数阶控制器设计

中国电机工程学报 2010年第5期30卷 113-119页

作者：王东风王晓燕韩璞华北电力大学控制科学与工程学院河北省保定市071003

将分数阶微积分用于系统控制已引起控制学界的广泛关注。分数阶PIλDμ.控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。分数阶PIλDμ控制器对对象参数变化不敏感,对非... 详细信息

将分数阶微积分用于系统控制已引起控制学界的广泛关注。分数阶PIλDμ.控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。分数阶PIλDμ控制器对对象参数变化不敏感,对非线性有很强的抑制能力。将分数阶控制器用于多变量非线性控制系统的设计,针对输入受限和不确定性的非线性MIMO锅炉-汽轮机系统设计分数阶PIλDμ控制器,控制器参数整定采用粒子群优化算法。仿真结果表明,获得的分数阶PIλDμ控制器在大范围负荷变化及存在参数、结构不确定性时均能取得满意的控制效果,显示良好的适应性及鲁棒性,与传统PID控制器相比具有明显优势。

关键词：锅炉-汽轮机系统非线性多变量控制分数阶微积分分数阶控制器比例积分微分控制器粒子群优化算法

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基于分数阶微积分的模糊分数阶控制器研究

西安交通大学学报 2005年第11期39卷 1246-1249,1253页

作者：曹军义梁晋曹秉刚西安交通大学机械工程学院西安710049

在分析分数阶微积分的基础上,提出了一种新型模糊分数阶比例积分微分控制器.分数阶微积分将传统控制器中的积分和微分的阶数扩展到任意实数,为控制器的设计提供了比传统整数阶更好的性能扩展.结合分数阶比例积分微分控制器和模糊控制逻... 详细信息

在分析分数阶微积分的基础上,提出了一种新型模糊分数阶比例积分微分控制器.分数阶微积分将传统控制器中的积分和微分的阶数扩展到任意实数,为控制器的设计提供了比传统整数阶更好的性能扩展.结合分数阶比例积分微分控制器和模糊控制逻辑,用分数阶比例积分微分单元代替传统的模糊比例积分微分控制器中的比例积分微分单元,构建了模糊分数阶比例积分微分控制器的结构,采用模糊逻辑推理和Tus-tin离散方法实现了模糊分数阶比例积分微分控制器的计算.最后,用数字仿真方法和不同条件下的对比分析验证了新型模糊分数阶比例积分微分控制器的优良控制特性.研究结果表明,设计的新型模糊分数阶比例积分微分控制器对非线性和参数不确定性具有较强的鲁棒性.

关键词：分数阶控制器模糊比例积分微分控制器分数阶微积分

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运载火箭的抗干扰分数阶控制器设计

系统工程与电子技术 2015年第9期37卷 2109-2114页

作者：程昊宇董朝阳王青北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对火箭的姿态控制问题,基于自抗扰理论和分数阶控制,提出了一种控制器设计方法。通过设计扩张状态观测器,充分利用惯组平台和速率陀螺的复合量测信息对系统的内部和外部干扰进行估计。设计分数阶控制器对估计的干扰进行实时补偿,实现... 详细信息

针对火箭的姿态控制问题,基于自抗扰理论和分数阶控制,提出了一种控制器设计方法。通过设计扩张状态观测器,充分利用惯组平台和速率陀螺的复合量测信息对系统的内部和外部干扰进行估计。设计分数阶控制器对估计的干扰进行实时补偿,实现火箭的姿态控制,通过引入可调参数使得控制器参数调整范围变大,保证控制器具有更好的控制精度。考虑到控制器参数多且难以被确定,采用一种基于遗传算法和粒子群优化的混合算法对参数进行调整;通过仿真验证了所提算法可以获得良好的动态性能、抗扰性和鲁棒性。

关键词：姿态控制扩张状态观测器分数阶控制器遗传算法粒子群优化

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具有优化结构的导弹分数阶控制器设计

系统工程与电子技术 2014年第12期36卷 2490-2495页

作者：刘忠赵艳辉中国空空导弹研究院河南洛阳471009

对导弹俯仰通道过载控制系统进行线性二次型最优控制设计,利用输出反馈和状态重构推导出广义的导弹三回路结构从而引申出改进的分数阶控制结构,据此研究了不同的分数阶控制策略对系统响应的影响。为便于参数选择,通过粒子群(particle sw... 详细信息

对导弹俯仰通道过载控制系统进行线性二次型最优控制设计,利用输出反馈和状态重构推导出广义的导弹三回路结构从而引申出改进的分数阶控制结构,据此研究了不同的分数阶控制策略对系统响应的影响。为便于参数选择,通过粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法整定分数阶控制器参数,同时提出一种综合频域和时域指标的适应值函数来加快算法收敛速度。仿真结果表明优化结构的分数阶控制器具有良好的效果。

关键词：导弹控制分数阶控制器二次型最优控制参数优化

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应用分数阶控制器的飞行器精细姿态控制研究

西北工业大学学报 2013年第3期31卷 350-354页

作者：王鑫孟斌肖鲁闫代维西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天恒星科技有限公司北京100086 北京宇航系统工程研究所北京100076 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对某升力体高超声速飞行器在超燃冲压发动机工作前后的姿态控制问题,分析了发动机进气道关闭、打开和发动机点火3种状态下的机体气动特性。建立了典型的升力体高超声速飞行器的数学模型。采用分数阶控制器的结构和参数配置方法,设计... 详细信息

针对某升力体高超声速飞行器在超燃冲压发动机工作前后的姿态控制问题,分析了发动机进气道关闭、打开和发动机点火3种状态下的机体气动特性。建立了典型的升力体高超声速飞行器的数学模型。采用分数阶控制器的结构和参数配置方法,设计了飞行器的法向过载控制器。控制器内回路采用极点配置法以改善控制系统的动态特性;外回路采用分数阶控制器来配置控制参数以满足飞行器高精度的姿态控制要求。仿真结果表明3种状态下升力体高超声速飞行器机体姿态均控制在平衡位置的±1°动态范围内。

关键词：升力体飞行器气动特性分数阶控制器姿态控制

用于风电场无功补偿的STATCOM分数阶控制器设计

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电力系统保护与控制 2012年第16期40卷 54-58,64页

作者：孙勇范国英孙其振王建勋杨国新吉林省电力有限公司吉林长春130021 山东电力集团公司山东济南250001

针对静止同步补偿器STATCOM的双闭环控制系统设计了分数阶PI^2控制方案，以加快系统响应性能和提高系统鲁棒性。采用遗传算法对分数阶PI。控制器参数进行优化整定，解决了分数阶PI^2控制器参数整定困难的问题，将该种控制方案应用于基于... 详细信息

针对静止同步补偿器STATCOM的双闭环控制系统设计了分数阶PI^2控制方案，以加快系统响应性能和提高系统鲁棒性。采用遗传算法对分数阶PI。控制器参数进行优化整定，解决了分数阶PI^2控制器参数整定困难的问题，将该种控制方案应用于基于STATCOM的风电场无功补偿电压控制中，以改善风电场电压稳定性。仿真结果表明，STATCOM能够有效地为系统提供无功支撑，抑制由于风速的随机性和波动性导致的风电场电压波动，提高了风电场的安全稳定运行能力，STATCOM控制系统控制性能得到有效提高。

关键词：分数阶控制器风电场静止同步补偿器遗传算法