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基于模糊分数阶PID算法的物料输送伺服电机控制设计与分析
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作者 颜志强 张宜乐 +3 位作者 黄炳华 肖利良 曾思航 彭小冬 《河南科技》 2025年第3期20-24,共5页
【目的】针对烟箱自动喷码机物料输送过程中大惯性、非线性问题,提出一种基于模糊分数阶PID算法的控制器设计方案,以提高伺服电机位置的控制精度。【方法】通过建立误差控制方程,制定模糊控制规则,在Matlab/Simulink软件中进行仿真与控... 【目的】针对烟箱自动喷码机物料输送过程中大惯性、非线性问题,提出一种基于模糊分数阶PID算法的控制器设计方案,以提高伺服电机位置的控制精度。【方法】通过建立误差控制方程,制定模糊控制规则,在Matlab/Simulink软件中进行仿真与控制实验,并与传统PID控制器进行对比。【结果】实验结果表明:相较于传统PID控制器,模糊分数阶PID控制器具有较小超调量、响应速度快的优点,能更好定位烟箱位置,实现最大位置偏差仅为0.812 mm,且烟箱输送过程平稳、两侧喷印效果较好。【结论】成功验证了模糊分数阶PID算法在伺服电机控制中具有较好性能和稳定性,满足使用需求。 展开更多
关键词 分数pid控制器 物料输送伺服电机 自动喷码机 控制系统 仿真分析
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一种新的直流调速系统分数阶内模PID控制方法
2
作者 张宇 赵志诚 +1 位作者 刘宁 李明杰 《火力与指挥控制》 北大核心 2025年第3期56-61,70,共7页
针对直流调速系统,提出了一种新的基于内模控制的分数阶PID控制器设计方法。根据直流伺服电机的动态数学模型,将IMC与分数阶微积分相结合,设计了一种分数阶内模PID(FO-IMC-PID)控制器,与传统的分数阶PID控制器相比,所设计的仅包含3个可... 针对直流调速系统,提出了一种新的基于内模控制的分数阶PID控制器设计方法。根据直流伺服电机的动态数学模型,将IMC与分数阶微积分相结合,设计了一种分数阶内模PID(FO-IMC-PID)控制器,与传统的分数阶PID控制器相比,所设计的仅包含3个可调参数,有效地简化了控制器结构。另外,基于幅值准则、相位裕度和平相位等鲁棒性设计准则,建立了控制器参数与系统性能指标间的非线性方程组,并给出了控制器参数优化求解方法,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 分数pid控制器 直流调速系统 内模控制 鲁棒性
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空调房间温度模糊分数阶PID控制器的设计 被引量:7
3
作者 王亚峰 李绍勇 《制冷与空调(四川)》 2014年第4期451-456,共6页
针对具有大时滞、大惯性和时变等动态特性的空调房间对象,综合模糊控制与分数阶PID控制理论,提出了模糊分数阶PID室温控制器的设计方法。首先,对于空调房间温度对象,进行数学建模。然后,运用模糊控制规则,获取相应的分数阶PID室温控制... 针对具有大时滞、大惯性和时变等动态特性的空调房间对象,综合模糊控制与分数阶PID控制理论,提出了模糊分数阶PID室温控制器的设计方法。首先,对于空调房间温度对象,进行数学建模。然后,运用模糊控制规则,获取相应的分数阶PID室温控制器的控制参数,从而构建出空调房间温度的模糊分数阶PID控制系统。并且,通过数值仿真对其进行验证。结果表明,该模糊分数阶PID室温控制器是可行的,与分数阶PID控制器相比,具有更好的控制性能。 展开更多
关键词 空调系统 模糊控制 分数pid控制器 数值仿真
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基于分数阶模糊PID控制的水轮机调节系统 被引量:13
4
作者 张醒 张德虎 刘莹莹 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期504-510,共7页
针对水轮机调节系统中传统PID控制规律存在适应性不足的问题,设计了一种新型的分数阶模糊PID控制器(FOFPID),该控制器在模糊PID控制器(FPID)的基础上将微分及积分阶次进行从整数阶到非整数阶的拓展,并利用改进Oustaloup滤波算法对该控... 针对水轮机调节系统中传统PID控制规律存在适应性不足的问题,设计了一种新型的分数阶模糊PID控制器(FOFPID),该控制器在模糊PID控制器(FPID)的基础上将微分及积分阶次进行从整数阶到非整数阶的拓展,并利用改进Oustaloup滤波算法对该控制器中的分数阶微积分进行数字实现.提出了一种基于Rechenberg五分之一法则的动态适应量子粒子群算法(DAQPSO),对水轮机调节系统控制器参数进行优化.仿真试验表明:FOFPID控制器在水轮机调节系统扰动幅度及运行工况变化时具有较强的适应性,并在水轮机调节系统参数发生变化时具有更好的鲁棒性;与QPSO,RLQPSO及MLQPSO相比,DAQPSO算法具有较好的计算精度,能为水轮机调节系统控制器提供更优的参数候选方案. 展开更多
关键词 水轮机调节系统 分数阶模糊pid控制器 改进Oustaloup滤波算法 DAQPSO算法
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分数阶PID控制器及其数字实现 被引量:25
5
作者 王振滨 曹广益 +1 位作者 曾庆山 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期517-520,共4页
提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器),把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于某些整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果.给出了... 提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器),把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于某些整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果.给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式,运用Grünwald-Letnicov分数微积分定义,取有限项作近似处理,从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器.仿真结果证明了所给方法的有效性. 展开更多
关键词 分数微积分 分数pid控制器 数字实现 Z变换
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基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制 被引量:18
6
作者 党选举 彭慧敏 +1 位作者 姜辉 伍锡如 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期104-110,共7页
针对开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统,引入分数阶积分与分数阶微分和二维模糊控制器结合,设计模糊分数阶PID转速外环控制器,提出了基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制。引入分数阶积分可提高系统的稳态精度,削弱积分饱... 针对开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统,引入分数阶积分与分数阶微分和二维模糊控制器结合,设计模糊分数阶PID转速外环控制器,提出了基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制。引入分数阶积分可提高系统的稳态精度,削弱积分饱和引起的大超调;运用分数阶微分解决原一阶微分易受高频干扰的缺点,提高系统的动态性能;基于RBF神经网络设计了PID转矩内环控制器,适应开关磁阻电机的非线性,实现转矩的双闭环跟踪控制。通过仿真表明:设计的模糊分数阶PID转速外环控制器能有效减小开关磁阻电机转矩脉动,系统快速达到稳态,动态性能良好,适应性强。 展开更多
关键词 分数积分与分数微分 开关磁阻电机 直接瞬时转矩控制 模糊分数pid RBF神经网络
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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:17
7
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 分数控制器 模糊比例积分微分控制器 分数微积分
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基于模糊分数阶PID的食品包装机张力控制系统设计 被引量:8
8
作者 胡亚南 李鑫 +2 位作者 霍蛟飞 李明辉 索小娟 《食品与机械》 北大核心 2020年第12期79-84,共6页
针对食品包装机袋膜张力较难控制问题,设计了一种模糊分数阶PID袋膜张力控制系统。利用专家知识和成熟经验,结合分数阶控制,制定分数阶PID 5个参数的控制规则,实现分数阶PID参数在线实时整定,提升了袋膜张力控制精度和稳定性。以PLC和... 针对食品包装机袋膜张力较难控制问题,设计了一种模糊分数阶PID袋膜张力控制系统。利用专家知识和成熟经验,结合分数阶控制,制定分数阶PID 5个参数的控制规则,实现分数阶PID参数在线实时整定,提升了袋膜张力控制精度和稳定性。以PLC和触摸屏为核心,以TIA Protal为开发平台,完成控制系统硬件设计、网络组态、程序设计,实现控制系统升级。仿真结果表明:模糊分数阶PID控制器具有响应速度快、模型失配鲁棒性好、抗干扰能力强的优势。该控制系统能够满足包装机袋膜张力控制精度和稳定性需求。 展开更多
关键词 张力控制 模糊控制 分数pid TIA protal
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参数自适应教与学优化分数阶PID控制器设计 被引量:4
9
作者 李飞 闵昌万 +3 位作者 王颖 夏强 孙石杰 张鹏宇 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2020年第1期96-102,共7页
本文针对分数阶PID控制器调节参数多、人工调参难度较大的问题,提出了参数自适应教与学优化分数阶PID控制器设计方法。分数阶PID控制器参数寻优过程引入种群适应度方差表征种群的“聚集程度”,将影响算法收敛速度和收敛精度的教学因子... 本文针对分数阶PID控制器调节参数多、人工调参难度较大的问题,提出了参数自适应教与学优化分数阶PID控制器设计方法。分数阶PID控制器参数寻优过程引入种群适应度方差表征种群的“聚集程度”,将影响算法收敛速度和收敛精度的教学因子设计成种群适应度方差的函数,使其在算法迭代过程中根据种群的“聚集程度”自适应调节算法收敛速度。当种群聚集程度高时,提高教学因子取小值的概率,增强种群的多样性;当种群聚集程度低时,提高教学因子取大值的概率,提高算法的收敛速度。通过仿真验证,本文提出的参数自适应分数阶PID控制器控制整数阶系统、分数阶系统均可获得优良的控制效果,与参考文献设计的控制器相比在动态性能上有显著提升,参数自适应分数阶PID控制器较整数阶PID控制器在响应速度上提高69.8%,超调量减少92.6%,稳态误差减小32.4%。 展开更多
关键词 分数系统 PSATLBO算法 教学因子 参数自适应 分数pid控制器
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神经网络分数阶PID控制器在纸浆浓度控制中的应用 被引量:6
10
作者 单文娟 汤伟 王孟效 《中国造纸学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期44-48,共5页
分数阶PID控制器继承了常规PID控制器的优点,并且具有更高的控制精度和更强的鲁棒性。针对常规PID控制器在纸浆浓度控制过程中存在的问题,设计了一种基于神经网络的分数阶PID控制器。用分数阶PID控制器代替常规PID控制器,并通过神经网... 分数阶PID控制器继承了常规PID控制器的优点,并且具有更高的控制精度和更强的鲁棒性。针对常规PID控制器在纸浆浓度控制过程中存在的问题,设计了一种基于神经网络的分数阶PID控制器。用分数阶PID控制器代替常规PID控制器,并通过神经网络调节分数阶PID控制器的5个控制参数,实现一种参数自整定的PID控制器。仿真实验结果表明,神经网络分数阶PID控制器比常规PID控制器的控制精度高,对纸浆浓度的控制更稳定;采用神经网络分数阶PID控制器控制纸浆浓度是切实可行的,具有很好的推广应用前景。 展开更多
关键词 纸浆浓度 分数pid控制器 神经网络 自整定
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新型分数阶PID控制器及其仿真研究 被引量:10
11
作者 罗佑新 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期215-217,共3页
提出了一种新的比例、积分、微分PID控制器,将传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不仅适用于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能取得一些优于整数阶PID控制器的效果.用滤波方法进行分数阶的微积分运算,直接求出传递函数,用Matlab/... 提出了一种新的比例、积分、微分PID控制器,将传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不仅适用于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能取得一些优于整数阶PID控制器的效果.用滤波方法进行分数阶的微积分运算,直接求出传递函数,用Matlab/Simulink构造了PID模型,可直接在其他仿真系统中调用.仿真结果证明了所给方法的正确性. 展开更多
关键词 分数微积分 分数pid控制器 传递函数 MATLAB/SIMULINK
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基于神经网络的分数阶PID控制器在磨矿分级系统中的应用研究 被引量:4
12
作者 胡海波 黄友锐 《煤矿机械》 北大核心 2009年第11期198-201,共4页
磨矿分级过程机理复杂,存在惯性大、滞后时间长、参数时变、非线性等影响因素,难以建立精确实用的数学模型,随之带来的控制效果也不理想,针对此提出基于BP神经网络的分数阶PID控制的系统模型。仿真结果表明,该控制模型具有收敛速度快、... 磨矿分级过程机理复杂,存在惯性大、滞后时间长、参数时变、非线性等影响因素,难以建立精确实用的数学模型,随之带来的控制效果也不理想,针对此提出基于BP神经网络的分数阶PID控制的系统模型。仿真结果表明,该控制模型具有收敛速度快、无超调量、鲁棒性强等特点,并能提高磨机的效率和选矿厂的经济效益。 展开更多
关键词 磨矿分级系统 分数pid控制器 神经网络
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基于遗传算法与模糊分数阶PID的钢结构损伤检测机器人姿态控制 被引量:13
13
作者 艾青林 蒋锦涛 +2 位作者 刘刚江 宋国正 徐巧宁 《高技术通讯》 CAS 2022年第6期615-623,共9页
针对柔性机器人在钢结构建筑损伤检测的复杂环境中存在运动姿态不平稳与控制模型复杂等问题,研究一种基于改进遗传算法的模糊分数阶比例积分微分(PID)控制方法。建立了柔性机器人整体动力学模型,设计了模糊分数阶PID控制器,通过改进遗... 针对柔性机器人在钢结构建筑损伤检测的复杂环境中存在运动姿态不平稳与控制模型复杂等问题,研究一种基于改进遗传算法的模糊分数阶比例积分微分(PID)控制方法。建立了柔性机器人整体动力学模型,设计了模糊分数阶PID控制器,通过改进遗传算法与模糊控制策略对分数阶PID阶次与参数进行整定优化。研究不同工况与控制器对柔性机器人姿态角控制性能的影响,结果表明,模糊分数阶PID能够实时控制柔性机器人运动姿态角并有效抑制抖振,具有较快的响应速度和良好的稳定性。 展开更多
关键词 柔性机器人 姿态控制 模糊控制 遗传算法 分数比例积分微分(pid)
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气动调节阀最优分数阶PID控制器设计 被引量:10
14
作者 朱敏 臧昭宇 +1 位作者 胥子豪 肖阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期267-274,共8页
针对工业控制过程气动调节阀阀位控制中非线性,模型不精确等问题,提出一种基于分数阶PID控制器(fractional order PID controller, PI~λD~μ)的阀位控制方法。分析气动调节阀工作原理并建立其数学模型,为提高模型准确性,针对分数阶PID... 针对工业控制过程气动调节阀阀位控制中非线性,模型不精确等问题,提出一种基于分数阶PID控制器(fractional order PID controller, PI~λD~μ)的阀位控制方法。分析气动调节阀工作原理并建立其数学模型,为提高模型准确性,针对分数阶PID控制器参数整定范围广、复杂性高等问题,提出一种改进量子粒子群算法(improved quantum particle swarm optimization, IQPSO)整定分数阶PID控制器参数,引入混沌映射和非均匀高斯变异增强算法寻优能力,将改进算法用于调节阀控制系统模型辨识。仿真与试验结果表明,相比于整数阶PID控制器,所设计的分数阶PID具有更快的响应速度和控制精度,能更好地满足气动调节阀阀位控制要求。 展开更多
关键词 气动调节阀 分数pid控制器(PI~λD~μ) 改进量子粒子群(IQPSO)算法 参数整定
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基于矿用无刷直流电机的模糊分数阶PID控制研究 被引量:5
15
作者 陆文灏 《煤炭技术》 CAS 2018年第1期252-255,共4页
在模糊控制和分数阶控制理论的基础上提出了矿用无刷直流电机的模糊自适应分数阶PID控制策略,其中分数阶PID可以实现传统PID的由点到面的更加精确的控制,模糊控制可以实现分数阶PID参数的在线调整。通过建立无刷直流电机控制系统的Simul... 在模糊控制和分数阶控制理论的基础上提出了矿用无刷直流电机的模糊自适应分数阶PID控制策略,其中分数阶PID可以实现传统PID的由点到面的更加精确的控制,模糊控制可以实现分数阶PID参数的在线调整。通过建立无刷直流电机控制系统的Simulink仿真模型,仿真结果表明,该方法不仅能够实现分数阶PID控制参数的在线优化,收敛速度快,还具有更加优良的动、静态性能和抗干扰能力。 展开更多
关键词 无刷直流电机 pid控制 模糊控制 分数pid控制
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分数阶PID控制器的研究与仿真 被引量:5
16
作者 张弘 《西安邮电学院学报》 2011年第1期107-110,共4页
为了提高整数阶PID控制器的控制精度,将控制器的阶次推广到分数阶领域,可得到分数阶PIλDμ控制器模型。借助一种数字实现形式,在时域中直接运用z变换方法,可计算分数阶PIλDμ控制器。对实例的仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器具有更... 为了提高整数阶PID控制器的控制精度,将控制器的阶次推广到分数阶领域,可得到分数阶PIλDμ控制器模型。借助一种数字实现形式,在时域中直接运用z变换方法,可计算分数阶PIλDμ控制器。对实例的仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器具有更佳的控制效果,分数阶次的合适选取对控制质量的改善明显。控制器对系统参数的变化不敏感,结构更灵活,鲁棒性也更强。 展开更多
关键词 分数微积分 分数控制器 数字实现 pid控制
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某同源平衡及定位电液伺服系统模糊分数阶PID控制 被引量:5
17
作者 孙浩 高强 +2 位作者 刘国栋 侯远龙 汤巧戈 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2017年第7期61-65,71,共6页
针对某同源平衡及定位电液伺服系统,设计了一种用于该系统的模糊分数阶PID控制器。使用模糊规则来调节分数阶PID的参数,提高了分数阶PID控制器的响应速度,增强了分数阶PID鲁棒性。模糊分数阶PID控制器能使系统很快进入稳定状态,比分数阶... 针对某同源平衡及定位电液伺服系统,设计了一种用于该系统的模糊分数阶PID控制器。使用模糊规则来调节分数阶PID的参数,提高了分数阶PID控制器的响应速度,增强了分数阶PID鲁棒性。模糊分数阶PID控制器能使系统很快进入稳定状态,比分数阶PID控制器表现出较好的控制性能。通过半实物仿真实验可知模糊分数阶PID控制器在响应速度、超调量及稳定误差等方面均优于分数阶PID控制器,且对外部负载扰动具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 同源平衡及定位 模糊分数pid控制器 电液伺服系统
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含有分数阶PID控制器的随机动力系统可靠性分析 被引量:5
18
作者 李伟 张美婷 +1 位作者 赵俊锋 黄冬梅 《动力学与控制学报》 2019年第1期65-72,共8页
随着粘弹性材料在工程结构中的广泛应用,刻画工程结构中粘弹性材料遗传特性和长记忆性的分数阶微积分成为研究的热点,特别是具有分数阶微积分特点的PID控制器更是从理论上和应用上受到关注.本文研究高斯白噪声激励下含有分数阶PID控制... 随着粘弹性材料在工程结构中的广泛应用,刻画工程结构中粘弹性材料遗传特性和长记忆性的分数阶微积分成为研究的热点,特别是具有分数阶微积分特点的PID控制器更是从理论上和应用上受到关注.本文研究高斯白噪声激励下含有分数阶PID控制器的随机结构动力系统的可靠性问题.利用慢变过程的特征以及广义积分的性质,对分数阶PID控制器在数学上进行了近似处理,之后应用能量包络随机平均法确定了可靠性函数满足的后向Kolmogorov方程以及首次穿越时间统计矩满足的广义Pontryagin方程.结果表明:在分数阶控制器中,较小的分数阶α和较大的分数阶β均可以得到较为理想的可靠性结果,并且这些均与蒙特卡洛仿真结果一致,验证了方法的有效性和正确性. 展开更多
关键词 分数pid控制器 随机平均法 可靠性函数 随机动力系统 噪声激励
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基于模糊RBF神经网络的分数阶滑模控制器优化设计 被引量:3
19
作者 余潇 黄辉先 《现代电子技术》 北大核心 2018年第11期87-90,共4页
针对神经滑模控制系统中存在的对先验数据依赖性较强的问题,结合RBF神经网络的泛化能力和自学习能力以及模糊推理算法的强适应能力,提出基于模糊RBF神经网络的永磁同步电机分数阶速度控制系统。模糊推理的引入为神经网络的不确定性提供... 针对神经滑模控制系统中存在的对先验数据依赖性较强的问题,结合RBF神经网络的泛化能力和自学习能力以及模糊推理算法的强适应能力,提出基于模糊RBF神经网络的永磁同步电机分数阶速度控制系统。模糊推理的引入为神经网络的不确定性提供了有效的指导作用,同时,分数阶微积分算子的引入增加了传统滑模控制器的自由度,从而对该控制器进行了进一步的优化。仿真结果表明,相比RBF神经滑模控制器,提出的模糊RBF神经分数阶滑模控制器具有更好的控制性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 滑模控制器 RBF神经网络 分数 模糊推理 自由度
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一种模糊自适应粒子群优化算法的分数阶PI~λD~μ控制器设计 被引量:2
20
作者 那景童 张旭秀 《大连交通大学学报》 CAS 2018年第3期115-119,共5页
针对分数阶PI~λD~μ控制器待设计参数多,整定复杂问题,采用模糊自适应粒子群优化算法(Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization,FAPSO)设计分数阶PI~λD~μ控制器参数.采用模糊规则的方法对惯性权重及位置更新进行了模糊逻辑处理.... 针对分数阶PI~λD~μ控制器待设计参数多,整定复杂问题,采用模糊自适应粒子群优化算法(Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization,FAPSO)设计分数阶PI~λD~μ控制器参数.采用模糊规则的方法对惯性权重及位置更新进行了模糊逻辑处理.仿真结果表明,与传统的PSO算法比较,采用FAPSO方法所设计的分数阶PI~λD~μ控制器,具有更好控制品质和更强的鲁棒性. 展开更多
关键词 分数PI^ΛD^Μ控制器 粒子群优化算法 惯性权重 模糊规则
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