摘要：针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,研究了分数阶控制器的数字实现方法和控制特性．取Grunwald-Letnikov定义有限项,并直接离散化,得到有限记忆数字实现法;利用Tustin算子生成函数把分数阶微分由复频域变换到Z域,然后用连分式展开式CFE(continued fraction expansion)近似展开,可得到Tustin+CFE数字实现法．两种方法的频域对比分析表明Tustin+CFE法优于有限记忆法．采用设计的分数阶控制器的数字实现方法,对分数阶控制器和传统PID控制器的控制性能进行了对比实验分析．研究结果表明:分数阶控制器对非线性具有较强的控制能力．

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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.

摘要：针对时滞网络化群体的编队控制问题,设计了分数阶PDμ控制器进行控制.群体为双积分系统,群体中的个体之间基于固定的拓扑结构图进行交互作用.个体的反馈控制作用仅仅基于个体与其邻居之间的相对信息,通信拓扑结构图可以为无向和有向图.设计了分数阶PDμ控制器来提高系统的时滞鲁棒性.通过仿真确定了分数阶PDμ控制器的比例系数微分系数、以及微分阶次对系统时滞鲁棒性的影响,并给出了最优的控制器参数值.仿真结果表明所设计的分数阶PDμ控制器大大提高了系统的时滞鲁棒性.

摘要：直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。

摘要：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。