分数阶控制器

摘要： 针对整数阶被控对象和分数阶被控对象,分别采用分数阶PIλDμ控制器与整数阶PID控制器进行控制,考虑实际系统存在的干扰噪声,在分数阶控制器的后端加卡尔曼滤波器,滤除噪声。对给定的被控系统建立连续状态空间模型,并将其用零阶保持器转换为离散模型,在实现分数阶控制器数字化的同时,结合离散卡尔曼滤波算法,通过仿真实例表明分数阶控制器既能有效地控制系统且能很好地滤除噪声。

摘要： 随着科学技术的不断进步,工业生产等领域对无人机的要求也不断提高,传统PID控制在系统中存在外界干扰无法满足无人机的控制要求.研究了 一种改进的分数阶自抗扰(FOADRC)控制器方法,并将其应用在四旋翼无人机高度姿态的控制,以提高控制效果.基于传统线性自抗扰(LADRC)控制器,提出了一种基于模型的状态观测器,并结合改进型LADRC和分数阶控制(FOPD)获得FOADRC控制器,Matlab/Simulink仿真中的实验比较表明:在阶跃响应、方波跟踪、抗干扰性能等方面都比传统控制器提高10倍以上.

摘要： 结合分数阶微积分理论,针对1/4车辆主动悬架模型,设计一种以车身垂向加速度为反馈变量的分数阶控制器.综合车身垂向加速、悬架动挠度和车轮相对动载荷3个指标,建立优化指标的无量纲评价函数.将分数阶控制器的比例系数、积分系数、积分阶次、微分系数及微分阶次当作五维空间粒子,采用量子粒子群算法(QPSO)确定最优粒子.利用MATLAB软件建立悬架系统仿真模型,分别对被动悬架、含整数阶控制器的主动悬架及含分数阶控制器的主动悬架进行时域和频域仿真研究,对比结果表明,相对于整数阶主动悬架与被动悬架,含分数阶控制器的主动悬架明显改善了汽车平顺性.基于量子粒子群算法的主动悬架分数阶控制策略能更有效地抑制车身共振、改善汽车乘坐舒适性.

摘要： 针对整数阶被控对象和分数阶被控对象,分别采用分数阶PIλDμ控制器与整数阶PID控制器进行控制,考虑实际系统存在的干扰噪声,在分数阶控制器的后端加卡尔曼滤波器,滤除噪声.对给定的被控系统建立连续状态空间模型,并将其用零阶保持器转换为离散模型,在实现分数阶控制器数字化的同时,结合离散卡尔曼滤波算法,通过仿真实例表明分数阶控制器既能有效地控制系统且能很好地滤除噪声.

摘要： 运用随机平均法研究了宽带噪声激励下带有分数阶PIλDμ控制器的强非线性系统.首先,应用广义谐波平衡技术,将分数阶P IλDμ控制力分解为幅值依赖的等效拟线性阻尼力和拟线性回复力,得到了受控整数阶等效非线性系统.然后,运用基于广义谐和函数的随机平均法得到关于幅值的平均伊藤微分方程.最后,建立并求解相应的简化Fokker-Planck-Kolmogorov (FPK)方程,得到稳态概率密度函数.作为算例,考察了Duffing-van de Pol振子.数值结果表明随机平均法能够达到较高的精度,分数阶PIλDμ控制器能够对系统响应进行有效的控制.此外,宽带噪声参数ξi、ωi及Di改变时,本文提出的方法仍具有较好的适用性,分数阶控制器仍同样具有非常好的控制效果.

摘要： 为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法.在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型.通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性.采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪.实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能.从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56％和8.75％,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪.

摘要： 为了抑制四旋翼飞行器参数摄动对飞行器带来的不利影响,提出了一种基于分数阶PID(FOPID,记作PIλDμ)的控制方案;该方法通过增加积分阶次λ和微分阶次μ使控制器对被控对象的参数变化具有鲁棒性.仿真和实验结果表明:分数阶PID能够在0.5 s内跟踪到俯仰角、滚转角的期望值,且最大超调量为0.4°;在参数摄动的情况下,稳定时间变化0.1 s,最大超调量的变化为0.02°,表现了分数阶PID对于参数变化具有鲁棒性.

摘要： 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PIλDβ控制器;提出了基于改进遗传算法的分数阶PIλDβ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PIλDβ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PIλDβ控制器的控制效果优于整数阶PID控制器.

摘要： 针对压力机位置伺服控制系统的大惯量、强非线性等问题,提出一种基于分数阶微积分的分数阶PID策略,给出了分数阶控制器的数字实现方式。分数阶控制器的分数阶微积分可以增加传统PID控制器的设计灵活性和系统的稳定性。为验证分数阶控制器的控制效果,在Matlab/Simulink下建立了压力机位置伺服系统模型。仿真结果表明:分数阶控制器的控制效果优于传统的整数阶控制器。

摘要： 随着计算机技术的快速发展,近年来关于分数阶控制(特别是分数阶PID控制)的理论与应用研究愈来愈受到重视,基于传统PID控制理论发展的分数阶PIλDμ控制器的分析与设计得到了进一步的发展.本文在简单介绍分数阶微积分的基础上,重点介绍了近年来分数阶控制几个方面的进展,最后介绍了需要进一步研究的问题.

摘要： 随着计算机技术的快速发展,近年来关于分数阶控制(特别是分数阶PID控制)的理论与应用研究愈来愈受到重视,基于传统PID控制理论发展的分数阶PIλDμ控制器的分析与设计得到了进一步的发展.本文在简单介绍分数阶微积分的基础上,重点介绍了近年来分数阶控制几个方面的进展,最后介绍了需要进一步研究的问题.

摘要： 随着计算机技术的快速发展,近年来关于分数阶控制(特别是分数阶PID控制)的理论与应用研究愈来愈受到重视,基于传统PID控制理论发展的分数阶PIλDμ控制器的分析与设计得到了进一步的发展.本文在简单介绍分数阶微积分的基础上,重点介绍了近年来分数阶控制几个方面的进展,最后介绍了需要进一步研究的问题.

摘要： 本发明公开了一种分数阶PID控制器微分积分阶次估计方法，通过设定对象模型参数、开环截止频率以及相位裕度等参数，计算每个对象样本在各个状态下的样本特征向量，再以每个对象样本及其对应的样本特征向量作为训练第一神经网络模型以及第二神经网络模型的样本集，最后获取实际应用中伺服系统被控对象的传递函数的各项参数并将其代入第一神经网络模型以及第二神经网络模型即可估计分数阶PID控制器的积分阶次λ和微分阶次μ，只需保证实际应用中伺服系统被控对象的各项参数在规定范围内即可估计出分数阶PID控制器的积分阶次λ和微分阶次μ。

摘要： 本发明公开了一种基于分数阶对偶拥塞算法的分数阶PID控制器建立方法，属于控制器技术领域，包括如下步骤：构建由分数阶微分方程描述的无控的分数阶对偶拥塞算法；对所述无控算法施加分数阶PID控制器，得到分数阶PID控制器作用下的受控的分数阶对偶拥塞算法；将受控算法等价变换，在平衡点处线性化，得到线性化后的受控算法的特征方程；选取时滞作为分岔参数，通过对线性化后的受控算法的特征方程进行稳定性分析与Hopf分岔分析，通过设置适当的控制器参数，使所述受控的分数阶对偶拥塞算法在平衡点附近局部渐近稳定，提高其稳定范围。本发明所设计的分数阶PID控制器可调节的参数多，实际操作简便易行，控制效果显著，具有较强的适用性。

摘要： 本发明公开了一种通用的分数阶多周期特征谐波重复控制器设计方法及控制器，可用于含有多个不相关基波频率分量的周期性信号实施精确控制。本发明针对控制对象选取并设计出一种常规反馈控制器以得到稳定的反馈控制系统；然后设计出分数阶多周期特征重复控制器并插入到稳定的反馈控制回路中，特别针对所插入的分数阶多周期特征谐波重复控制器，给出了完整设计方案，包括：提出了该重复控制器的零相位补偿方法，用于补偿常规反馈控制系统所包含的各种延迟；给出了基于零相位补偿的该重复控制器增益的选取范围，以确保插入了该重复控制器的系统能够稳定；提出了该重复控制器的增益整定方法，以实现系统控制误差的快速一致收敛。

摘要： 本发明公开了一种分数阶多周期奇次谐波重复控制器设计方法及控制器，可用于含有多个不相关基波频率分量的周期性信号实施精确控制。本发明针对控制对象选取并设计出一种常规反馈控制器以得到稳定的反馈控制系统；然后设计出分数阶多周期特征重复控制器并插入到稳定的反馈控制回路中，特别针对所插入的分数阶多周期奇次谐波重复控制器，给出了完整设计方案，包括：提出了该重复控制器的零相位补偿方法，用于补偿常规反馈控制系统所包含的各种延迟；给出了基于零相位补偿的该重复控制器增益的选取范围，以确保插入了该重复控制器的系统能够稳定；提出了该重复控制器的增益整定方法，以实现系统控制误差的快速一致收敛。

摘要： 本发明公开了一种分数阶多周期6k±1次谐波重复控制器设计方法及控制器，可用于含有多个不相关的基波频率分量且其中任意两个分量的周期比值均不是整数量的周期性信号实施精确控制。本发明针对控制对象选取并设计出一种常规反馈控制器以得到稳定的反馈控制系统；然后设计出分数阶多周期6k±1次重复控制器并插入到稳定的反馈控制回路中，特别针对所插入的分数阶多周期6k±1次谐波重复控制器，给出了完整设计方案，包括：提出了该重复控制器的零相位补偿方法，用于补偿常规反馈控制系统所包含的各种延迟；给出了基于零相位补偿的该重复控制器增益的选取范围，以确保系统稳定；提出了增益整定方法，以实现系统控制误差的快速一致收敛。

摘要： 本发明公开了一种通用的分数阶多周期重复控制器设计方法及控制器，可用于可编程交流电源、电力变换器、伺服电机等多种装置对周期性的信号或干扰实施精确跟踪或消除。本发明建立控制对象的数学模型，设计状态反馈控制器，得到无差拍控制器，采用该无差拍控制器的闭环反馈控制系统的传递函数；将分数阶多周期重复控制器插入到稳定的反馈控制回路中，并进一步设计出多周期重复控制以形成稳定的插入式分数阶多周期重复控制系统，从而快速、准确和鲁棒地跟踪或消除周期性信号或干扰。特别针对所插入的分数阶多周期重复控制器，本发明为各种的工业装置跟踪或消除周期信号或扰动提供简便有效的高性能控制解决方案。

摘要： 本发明公开了一种分数阶PID控制器微分积分阶次估计方法，通过设定对象模型参数、开环截止频率以及相位裕度等参数，计算每个对象样本在各个状态下的样本特征向量，再以每个对象样本及其对应的样本特征向量作为训练第一神经网络模型以及第二神经网络模型的样本集，最后获取实际应用中伺服系统被控对象的传递函数的各项参数并将其代入第一神经网络模型以及第二神经网络模型即可估计分数阶PID控制器的积分阶次λ和微分阶次μ，只需保证实际应用中伺服系统被控对象的各项参数在规定范围内即可估计出分数阶PID控制器的积分阶次λ和微分阶次μ。

摘要： 本发明公开了一种分数阶控制器以及分数阶控制器参数整定方法，分数阶控制器通过改进所述分数阶控制器所应用的控制系统的开环目标传递函数，将所述分数阶控制器的传递函数为C(s)表示为如式9所示表达式，使得所述分数阶控制器所应用的控制系统的幅频特性曲线在高频段与低频段具有较高的斜率，使得所述分数阶控制器所应用的控制系统具有更好的稳态跟踪性能和抗负载扰动性能。

摘要： 本发明公开了一种分数阶控制器以及分数阶控制器参数整定方法，分数阶控制器通过改进所述分数阶控制器所应用的控制系统的开环目标传递函数，将所述分数阶控制器的传递函数为C(s)表示为如式9所示表达式，使得所述分数阶控制器所应用的控制系统的幅频特性曲线在高频段与低频段具有较高的斜率，使得所述分数阶控制器所应用的控制系统具有更好的稳态跟踪性能和抗负载扰动性能。

摘要： 本发明公开了一种自适应阶数分数阶模糊PIλ控制器方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：针对被控对象GP，确定分数阶PIλ控制器的三个控制参数；步骤2：利用模糊集合理论，设立模糊规则以及隶属度函数，将建立的模糊控制器加入到分数阶PIλ控制器，用于修正参数；步骤3：将经过模糊控制器修正的分数阶控制器连入控制系统中，模糊控制器根据输入实时修正PIλ控制器参数，达到需要的控制效果。本发明一种自适应阶数分数阶模糊PIλ控制器方法，响应速度快，超调量小，对扰动具有较好的鲁棒性。