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永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制
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作者 姜礼洁 王晓燕 +1 位作者 苏杰 张镇韬 《现代电力》 北大核心 2024年第2期230-239,共10页
在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功... 在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 永磁同步风力发电系统 两电平双PWM全功率换流器 模糊分数阶控制 最大功率跟踪 发电稳定
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分数阶控制伺服电动机实验演示平台设计
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作者 程国扬 贺名扬 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第10期64-69,共6页
分数阶控制技术是近20年控制领域兴起的一个研究方向。采用分数阶微积分,可更精确地描述复杂系统的动态特性和进行有效控制。以工业伺服系统常用的永磁同步交流电动机作为被控对象,在磁场定向的矢量控制模式下,对电动机的速度-位置环分... 分数阶控制技术是近20年控制领域兴起的一个研究方向。采用分数阶微积分,可更精确地描述复杂系统的动态特性和进行有效控制。以工业伺服系统常用的永磁同步交流电动机作为被控对象,在磁场定向的矢量控制模式下,对电动机的速度-位置环分别采用分数阶PI控制、分数阶自抗扰控制和分数阶滑模控制等技术,设计了电动机速度调节、位置伺服控制的一组综合实验,通过数字信号处理器TMS320F28335搭建了实验测试平台,实验结果验证了各设计方案的可行性。该综合实验用于本科生计算机控制系统实训和研究生控制工程实践环节,帮助学生领会先进控制技术的潜力,彰显精益求精的工匠精神。 展开更多
关键词 分数阶控制 交流伺服系统 自抗扰控制 滑模控制 实验平台
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基于改进PSO算法的机载光电平台分数阶控制
3
作者 王华超 李伟 +1 位作者 赵克军 沈晓洋 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第4期83-87,共5页
机载光电平台存在来自于摩擦、质量不平衡、运动耦合和机载环境等干扰,传统的PID控制器控制性能差,抗干扰能力弱。针对这一问题,设计了一种动态性能好、鲁棒性强的分数阶控制器;同时提出一种基于改进速度和惯性权重的粒子群算法整定分... 机载光电平台存在来自于摩擦、质量不平衡、运动耦合和机载环境等干扰,传统的PID控制器控制性能差,抗干扰能力弱。针对这一问题,设计了一种动态性能好、鲁棒性强的分数阶控制器;同时提出一种基于改进速度和惯性权重的粒子群算法整定分数阶控制器的5个参数。仿真实验表明:改进后的粒子群算法拥有更快的收敛速度,求解更加精确;光电平台速度环控制系统超调量降低至0.13%,正弦扰动隔离度较标准算法提高64.06%,响应速度和鲁棒性大大提高。 展开更多
关键词 机载光电平台 分数阶控制 改进粒子群算法 抗干扰
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基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制
4
作者 张俊男 付华 +1 位作者 陆鹏 付强 《机床与液压》 北大核心 2023年第6期142-148,共7页
为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比... 为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明:提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。 展开更多
关键词 数控机床 永磁同步电机 伺服系统 分数PID控制 自适应步长萤火虫算法
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制导弹箭分数阶控制系统 被引量:7
5
作者 史金光 王中原 +1 位作者 常思江 张比升 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期52-56,共5页
针对制导弹箭控制系统中系统参数出现较大的非线性和时变性等问题,整数阶PID控制难以获得满意的控制效果。根据分数阶微积分的定义和性质,构造了分数阶控制器的结构,分析了其控制器参数对系统性能的影响,将分数阶控制器应用到制导弹箭... 针对制导弹箭控制系统中系统参数出现较大的非线性和时变性等问题,整数阶PID控制难以获得满意的控制效果。根据分数阶微积分的定义和性质,构造了分数阶控制器的结构,分析了其控制器参数对系统性能的影响,将分数阶控制器应用到制导弹箭的控制系统设计中,并对制导弹箭的分数阶控制系统进行了研究。结果表明,分数阶控制器较PID控制器有更强的鲁棒性和抗干扰能力,可以应用于制导弹箭的控制系统中,设计的分数阶控制器的频域和时域响应特性较PID控制器要好。研究结果为分数阶控制器在制导弹箭控制系统中的应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 制导弹箭 分数阶控制 比例积分微分控制 控制系统
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用于风电场无功补偿的STATCOM分数阶控制器设计 被引量:8
6
作者 孙勇 范国英 +2 位作者 孙其振 王建勋 杨国新 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第16期54-58,64,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 分数阶控制 风电场 静止同步补偿器 遗传算法
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PMSG风力发电系统最大风能追踪的分数阶控制 被引量:7
7
作者 李志民 孙其振 +1 位作者 孙勇 韩绪鹏 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期67-72,共6页
在总结分析基于永磁同步发电机PMSG(permanent magnet synchronous generator)的风力发电系统数学模型的基础上,以PMSG风力发电系统的最大风能追踪为控制目标,引入分数阶PIλ控制理论,设计了基于分数阶PIλ的PMSG风力发电系统控制方案,... 在总结分析基于永磁同步发电机PMSG(permanent magnet synchronous generator)的风力发电系统数学模型的基础上,以PMSG风力发电系统的最大风能追踪为控制目标,引入分数阶PIλ控制理论,设计了基于分数阶PIλ的PMSG风力发电系统控制方案,采用遗传算法对分数阶PIλ控制器的参数进行优化整定。在Matlab/Simulink软件平台上建立了PMSG风力发电系统的仿真模型,并与传统整数阶PI控制进行了对比。采用分数阶PIλ控制方案使风力机在额定风速以下能够有效地保持最佳叶尖速比运行,系统控制性能得到有效提高,有较强的鲁棒性。仿真结果证明了该方案的可行性与正确性。 展开更多
关键词 分数阶控制 最大风能追踪 永磁同步发电机 遗传算法 建模与仿真
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基于神经网络分数阶控制的逆变电源 被引量:5
8
作者 樊波 李玲 +2 位作者 张强 杨旭峰 边岗莹 《电测与仪表》 北大核心 2014年第20期76-79,84,共5页
为了提高逆变电源的电压输出波形质量,增强电源控制系统的快速响应特性,提出了神经网络自整定分数阶控制器的控制策略。在介绍三相逆变电源电路模型及分数阶PIλDμ控制器的基础上,采用改进的BP算法对分数阶控制器的参数进行自适应整定... 为了提高逆变电源的电压输出波形质量,增强电源控制系统的快速响应特性,提出了神经网络自整定分数阶控制器的控制策略。在介绍三相逆变电源电路模型及分数阶PIλDμ控制器的基础上,采用改进的BP算法对分数阶控制器的参数进行自适应整定,组成逆变电源神经网络分数阶控制器。仿真结构表明,改进的神经网络分数阶控制器控制下的电压输出波形质量及系统的快速响应特性均优于传统的神经网络分数阶控制器,而实物调试实验进一步证明了所设计的控制器的有效性。 展开更多
关键词 逆变电源 分数阶控制 神经网络
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分数阶控制器的数字实现及其特性 被引量:33
9
作者 曹军义 曹秉刚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期791-794,799,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 分数阶控制 分数微积分 数字实现 频域分析
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基于分数阶微积分的模糊分数阶控制器研究 被引量:16
10
作者 曹军义 梁晋 曹秉刚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1246-1249,1253,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 分数阶控制 模糊比例积分微分控制 分数微积分
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Bode理想传递函数在分数阶控制中的应用 被引量:7
11
作者 何一文 许维胜 程艳 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2010年第2期200-206,共7页
本文将Bode理想传递函数应用于分数阶控制器的设计和分数阶PID控制器参数整定中.所得控制器可以在满足系统要求的截止频率和相角裕度的前提下,使补偿后系统Bode图的相频特性曲线在截止频率附近有一个水平区域,即闭环系统对增益的变化具... 本文将Bode理想传递函数应用于分数阶控制器的设计和分数阶PID控制器参数整定中.所得控制器可以在满足系统要求的截止频率和相角裕度的前提下,使补偿后系统Bode图的相频特性曲线在截止频率附近有一个水平区域,即闭环系统对增益的变化具有鲁棒性.它不仅适合于分数阶对象,也适用于整数阶对象,并能够提高系统的控制品质.仿真结果证明了上述方法的有效性. 展开更多
关键词 分数阶控制 PIλDμ控制 Bode理想传递函数 参数整定
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锅炉-汽轮机系统的分数阶控制器设计 被引量:25
12
作者 王东风 王晓燕 韩璞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期113-119,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 锅炉-汽轮机系统 非线性多变量控制 分数微积分 分数阶控制 比例积分微分控制 粒子群优化算法
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分数阶控制器在气动位置伺服控制中的应用研究 被引量:12
13
作者 曹军义 曹秉刚 杜彦亭 《化工自动化及仪表》 EI CAS 2006年第2期61-64,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 分数阶控制 气动伺服控制 分数微积分
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分数阶控制器离散方法的评估策略研究 被引量:11
14
作者 曹军义 曹秉刚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期842-846,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 分数阶控制 离散方法 评估策略 分数微积分
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基于分数阶控制器的分数阶混沌系统同步 被引量:4
15
作者 张志明 张一帆 王瑜 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第4期152-158,共7页
基于Lyapunov稳定定理,研究了分数阶混沌系统的同步问题,提出了一种新的分数阶控制器对分数阶混沌系统进行同步控制.新的同步方法能够应用到任意的三维分数阶混沌系统,且具有简单通用、理论严密的特性.通过对分数阶Chen混沌系统和分数阶... 基于Lyapunov稳定定理,研究了分数阶混沌系统的同步问题,提出了一种新的分数阶控制器对分数阶混沌系统进行同步控制.新的同步方法能够应用到任意的三维分数阶混沌系统,且具有简单通用、理论严密的特性.通过对分数阶Chen混沌系统和分数阶Lü混沌系统的数值仿真,结果证明了该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 同步 分数混沌系统 分数阶控制
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基于神经网络自抗扰控制的交流伺服系统分数阶控制 被引量:5
16
作者 殷劲松 王荣林 +1 位作者 高强 张唯 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第5期20-25,共6页
针对某火箭炮交流伺服系统存在惯性力矩、摩擦、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性,传统的PID控制方法难以得到良好性能指标的问题,在分析火箭炮交流伺服系统组成的基础上,建立其系统数学模型,并设计一种基于神经网络自抗扰控制(A... 针对某火箭炮交流伺服系统存在惯性力矩、摩擦、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性,传统的PID控制方法难以得到良好性能指标的问题,在分析火箭炮交流伺服系统组成的基础上,建立其系统数学模型,并设计一种基于神经网络自抗扰控制(ADRC)的分数阶PID(FOPID)控制器;为减少该控制器参数计算量以及提高其动态性能特性,引入RBF神经网络控制算法,对FOPID控制器的积分阶次和微分阶次实时在线自整定。数值仿真实验结果表明:该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有修复到位快、响应速度快、无超调等优点。 展开更多
关键词 火箭炮 交流伺服系统 永磁同步电机 自抗扰控制 分数阶控制 RBF神经网络
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应用分数阶控制器的飞行器精细姿态控制研究 被引量:2
17
作者 王鑫 孟斌 +1 位作者 肖鲁 闫代维 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期350-354,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 升力体飞行器 气动特性 分数阶控制 姿态控制
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分数阶控制系统稳定性分析 被引量:3
18
作者 柳向斌 曲晓丽 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第2期33-35,共3页
分数阶控制系统的特征根方程多为复变量S的无理多项式,将无理多项式转化为有理多项式非常困难。本文通过考察控制系统的频率特性,提出利用Nyquist判据和对数频率稳定判据来判断分数阶控制系统的稳定性。
关键词 分数阶控制系统 频率特性 稳定判据
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基于跟踪微分器的自行高炮分数阶控制 被引量:1
19
作者 杨刚 韩崇伟 +1 位作者 陈腾飞 郭晶 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2015年第1期38-43,共6页
针对自行高炮位置伺服系统跟踪速度要求高、射击时干扰强、跟踪精度对信号噪声敏感的特点,提出了一种基于跟踪微分器的分数阶控制律的改进方案。通过合理的假设和近似,建立了自行高炮位置伺服系统的饱和非线性模型;在此基础上设计了主... 针对自行高炮位置伺服系统跟踪速度要求高、射击时干扰强、跟踪精度对信号噪声敏感的特点,提出了一种基于跟踪微分器的分数阶控制律的改进方案。通过合理的假设和近似,建立了自行高炮位置伺服系统的饱和非线性模型;在此基础上设计了主令和反馈通道上的跟踪微分器,以滤除信号噪声得到工程实用的微分信号;再经由分数阶PID控制器得到控制量,以增加系统带宽。比较分析了设计的控制律与传统整数阶PID控制器在伺服跟踪和冲击力矩干扰下的控制效果。仿真结果表明,采用提出的方法能提高自行高炮响应速度和增加系统带宽,有效抑制噪声信号和外部力矩干扰。 展开更多
关键词 自行高炮 伺服系统 跟踪微分器 分数阶控制
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具有优化结构的导弹分数阶控制器设计 被引量:2
20
作者 刘忠 赵艳辉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期2490-2495,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 导弹控制 分数阶控制 二次型最优控制 参数优化
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