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相关噪声激励下含时滞分数阶PID控制器系统的稳定性和随机分岔
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作者 王慧男 张建刚 王芳 《华中师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期125-134,共10页
该文研究了相关白噪声激励下,含时滞分数阶PID控制器广义DVP系统的稳定性和随机分岔问题.根据均方最小误差原理得到时滞分数阶PID控制器的近似表达式,从而将系统转化为等价的整数阶系统.依据奇异边界理论和动态系统不变测度的Lyapunov... 该文研究了相关白噪声激励下,含时滞分数阶PID控制器广义DVP系统的稳定性和随机分岔问题.根据均方最小误差原理得到时滞分数阶PID控制器的近似表达式,从而将系统转化为等价的整数阶系统.依据奇异边界理论和动态系统不变测度的Lyapunov指数分析了系统的稳定性及随机D-分岔行为.利用随机平均法求得系统幅值的稳态概率密度函数,并分析含时滞分数阶PID控制器分数阶积分数、分数阶微分数、时滞以及噪声相关系数对系统发生随机P-分岔的影响,结合Matlab发现,改变其分数阶积分数、分数阶微分数和时滞均会导致系统发生随机P-分岔,而噪声相关系数则不会导致系统发生随机P-分岔. 展开更多
关键词 随机P-分岔 时滞分数阶pid控制 相关噪声 随机平均法 广义DVP系统
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分数阶PID控制器及其数字实现 被引量:25
2
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 分数阶pid控制 数字实现 Z变换
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分数阶PID控制对单自由度线性振子的影响 被引量:11
3
作者 牛江川 申永军 +1 位作者 杨绍普 李素娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期88-95,共8页
研究了基于速度反馈分数阶PID控制的单自由度线性振子的自由振动,利用平均法得到了系统的近似解析解。研究发现分数阶PID控制的比例环节以等效线性阻尼的形式影响系统的振幅,积分环节以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力... 研究了基于速度反馈分数阶PID控制的单自由度线性振子的自由振动,利用平均法得到了系统的近似解析解。研究发现分数阶PID控制的比例环节以等效线性阻尼的形式影响系统的振幅,积分环节以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,微分环节以等效线性阻尼和等效线性负刚度的形式影响系统的动力学特性。对近似解析解和数值解进行了比较,二者吻合良好,验证了求解过程和近似解析解的正确性。通过系统响应的性能指标分析了分数阶PID控制的比例系数、积分环节系数、微分环节系数以及分数阶阶次变化时,对系统控制性能的影响。最后,通过单自由度1/4车辆悬架模型的控制实例,说明了分数阶PID的参数整定过程。 展开更多
关键词 分数阶pid控制 平均法 近似解析解
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快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究 被引量:6
4
作者 朱志伟 赵绍昕 +1 位作者 王刚 周晓勤 《机电工程》 CAS 2010年第8期6-9,共4页
利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度... 利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。 展开更多
关键词 超精密加工 快速刀具伺服 轨迹跟踪控制 分数阶pid控制
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基于分数阶PID控制器的地铁列车优化控制研究 被引量:19
5
作者 张驰 谭南林 +2 位作者 周挺 刘敏杰 单辉 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期8-14,共7页
城市轨道交通运力需求的快速增长,使得地铁列车的行车间隔不断缩小,准点要求越来越高,这对列车运行控制算法的精度和鲁棒性提出了更高要求。本文将分数阶PID控制器引入地铁列车的速度控制,并进行优化研究。建立地铁列车的运动模型,该模... 城市轨道交通运力需求的快速增长,使得地铁列车的行车间隔不断缩小,准点要求越来越高,这对列车运行控制算法的精度和鲁棒性提出了更高要求。本文将分数阶PID控制器引入地铁列车的速度控制,并进行优化研究。建立地铁列车的运动模型,该模型参考牵引制动特性,采用遗传算法修正列车基本阻力系数。基于该模型将分数阶PID控制算法应用于ATO系统的速度控制中。仿真对比分数阶PID控制算法与传统PID控制算法,采用现场数据对建立的模型和算法进行检验。研究结果表明新模型能够更加准确地描述列车的运动特性,当分数阶PID控制算法应用于调速控制后,可以使列车实现更优的速度控制和稳定性。 展开更多
关键词 列车自动驾驶 列车运动模型 基本阻力系数 分数阶pid控制
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分数阶PID控制器在蔬菜大棚温度控制中的应用研究 被引量:9
6
作者 秦君琴 李兴财 杨有贞 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期179-182,共4页
利用分数阶PID控制方法,通过基本假设进行模型建立,进行了大棚室内的温度调节的控制研究.数值仿真方法分析并比较了传统PID控制器、模糊PID控制器以及分数阶PID控制器的控制效果.研究结果表明,分数阶PID控制器相对另外两种控制器具有更... 利用分数阶PID控制方法,通过基本假设进行模型建立,进行了大棚室内的温度调节的控制研究.数值仿真方法分析并比较了传统PID控制器、模糊PID控制器以及分数阶PID控制器的控制效果.研究结果表明,分数阶PID控制器相对另外两种控制器具有更快的提高控制系统的自适应性和鲁棒性的优点. 展开更多
关键词 蔬菜大棚 温度控制 分数阶pid控制
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混合粒子群算法优化分数阶PID控制参数研究 被引量:19
7
作者 胡海波 黄友锐 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第9期2483-2486,共4页
分数阶比例—积分—微分(PID)控制器是一种把PID控制器的整数阶次推广到分数的比例、积分、微分控制器,它比传统的PID控制器更能精确地控制复杂的被控系统。而参数的取值对控制效果的好坏起着决定性作用,为此提出了一种混合粒子群算法BF... 分数阶比例—积分—微分(PID)控制器是一种把PID控制器的整数阶次推广到分数的比例、积分、微分控制器,它比传统的PID控制器更能精确地控制复杂的被控系统。而参数的取值对控制效果的好坏起着决定性作用,为此提出了一种混合粒子群算法BFA-TPO优化参数值。该算法将具有趋化、繁殖和驱散特点的细菌觅食算法和参数少,易于优化的粒子群算法相结合来计算出精确的分数阶PID控制器的参数值。通过对传统PID控制器和分数阶PID控制器参数优化的实验仿真,结果表明基于该算法的分数阶PID控制不仅无超调量、收敛速度快,而且鲁棒性强、收敛精度高,可用于控制不同的对象和过程。 展开更多
关键词 分数阶pid控制 粒子群算法 细菌觅食算法 参数优化 鲁棒性
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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
8
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 分数阶pid控制
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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
9
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 分数阶pid控制 神经网络 自整定
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分数阶PID控制运用于励磁控制系统 被引量:4
10
作者 于莲芝 成羚羚 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2013年第4期404-408,共5页
针对传统的PID(proportion integration differentiation)控制器已难以满足励磁控制系统动态、静态性能以及遏制干扰能力的要求,采用比传统的PID控制器多了两个参数的分数阶PID(FOPID)控制器.该控制器调节的范围更加广泛,能够很好的适... 针对传统的PID(proportion integration differentiation)控制器已难以满足励磁控制系统动态、静态性能以及遏制干扰能力的要求,采用比传统的PID控制器多了两个参数的分数阶PID(FOPID)控制器.该控制器调节的范围更加广泛,能够很好的适应当前励磁控制系统的需要.对其控制器与PID控制器做了对比仿真,结果表明:分数阶PID控制器具有优于传统PID控制器的性能. 展开更多
关键词 励磁系统 pid控制 分数阶pid控制
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水轮机水门的分数阶PID控制策略研究 被引量:5
11
作者 韩绪鹏 韩宏亮 戴迪 《电网与清洁能源》 2011年第7期82-86,共5页
针对水轮机调速系统的强非线性及易受各种内外部干扰影响,基于分数阶PID控制策略提出了一种新型的水门非线性控制器。通过对水轮机水门开度模型进行反馈线性化,结合分数阶PID控制理论约束自定义的控制变量,且利用遗传算法在线调节控制... 针对水轮机调速系统的强非线性及易受各种内外部干扰影响,基于分数阶PID控制策略提出了一种新型的水门非线性控制器。通过对水轮机水门开度模型进行反馈线性化,结合分数阶PID控制理论约束自定义的控制变量,且利用遗传算法在线调节控制器的参数。仿真结果证明,与常规PID控制方式相比,所设计的水门分数阶PID控制器能有效地阻尼系统振荡,调速系统的鲁棒性得到较好的改善。 展开更多
关键词 分数阶pid控制 水门开度控制 反馈线性化 遗传算法
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位移反馈分数阶PID控制对单自由度线性振子的影响 被引量:1
12
作者 牛江川 申永军 +1 位作者 杨绍普 李素娟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1265-1271,共7页
研究了基于位移反馈分数阶PID控制的单自由度线性振子的自由振动,通过平均法得到了系统的一阶近似解析解.发现分数阶PID控制器的比例环节以等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,积分环节以等效线性负阻尼和等效线性刚度的形式影响... 研究了基于位移反馈分数阶PID控制的单自由度线性振子的自由振动,通过平均法得到了系统的一阶近似解析解.发现分数阶PID控制器的比例环节以等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,积分环节以等效线性负阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,微分环节以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性.对近似解析解和数值解进行了比较,二者吻合良好,验证了近似解析解的正确性.从近似解析解和分数阶系统的特征方程两个角度对系统的稳定性进行了分析.最后利用系统的时间响应性能指标分析了位移反馈分数阶PID控制器的系数和分数阶阶次变化时,对单自由度线性振子控制性能的影响. 展开更多
关键词 分数阶pid控制 控制系统的稳定性 位移反馈 平均法
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水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究 被引量:3
13
作者 赵健 白春江 章文俊 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第11期129-132,共4页
针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水... 针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 水下潜器 分数阶pid控制 鲁棒性
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基于改进粒子群优化算法的分数阶PID控制 被引量:23
14
作者 郑恩让 姜苏英 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第10期2082-2087,共6页
分数阶PID控制器参数优化是当前分数阶控制领域研究的重要课题,为了避免分数阶PID控制器设计和参数整定的复杂性,提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PID参数优化算法。该算法的基本思想是根据正交设计的多因素多水平试验得到改进粒子... 分数阶PID控制器参数优化是当前分数阶控制领域研究的重要课题,为了避免分数阶PID控制器设计和参数整定的复杂性,提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PID参数优化算法。该算法的基本思想是根据正交设计的多因素多水平试验得到改进粒子群算法的参数最优取值,然后使用改进的粒子群优化算法对分数阶PID控制器的参数进行离线优化,从而确定分数阶PID控制器参数的最优取值。通过仿真与遗传算法以及标准粒子群优化算法相比较,仿真结果表明该算法整定参数收敛速度快,且闭环系统的阶跃响应具有超调量小、上升速度快、调节时间短等优点。 展开更多
关键词 分数阶pid控制 粒子群优化 遗传算法 参数优化
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新型分数阶PID控制器及其仿真研究 被引量:10
15
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 分数阶pid控制 传递函数 MATLAB/SIMULINK
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基于分数阶PID控制的质子交换膜燃料电池前级功率变换器 被引量:13
16
作者 戚志东 裴进 胡迪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期235-243,共9页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)输出为大电流、宽电压而难以实际应用的问题,首先提出一种以四开关Buck-Boost变换器为主拓扑的PEMFC预稳压模块,采用双沿开关管触发策略减小电感电流脉动,并基于高频开关网络等效原理建立准确的动态模型;... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)输出为大电流、宽电压而难以实际应用的问题,首先提出一种以四开关Buck-Boost变换器为主拓扑的PEMFC预稳压模块,采用双沿开关管触发策略减小电感电流脉动,并基于高频开关网络等效原理建立准确的动态模型;然后设计一种分数阶PID控制器实现模块的稳压补偿,并采用一种随机惯性权重PSO算法整定控制器的参数。仿真与实验结果表明,与整数阶控制器相比,分数阶PID控制器具有更好的补偿效果,在系统参数或结构变化时表现出较强的鲁棒性,所提出的模块具有高效可靠的预稳压功能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 四开关Buck-Boost变换器 分数阶pid控制 预稳压
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分数阶PID控制对钻柱黏滑振动的抑制 被引量:8
17
作者 张奇志 许帅 《石油机械》 北大核心 2020年第3期44-50,共7页
钻柱黏滑振动是导致钻井设备加速磨损、钻井安全性下降以及钻井效率降低的重要原因之一。针对钻柱的扭转运动,建立了钻柱、钻杆、BHA及钻头4自由度钻柱系统扭转模型。该模型考虑了扭转自由度、钻柱阻尼以及岩石与钻头相互作用的高度非... 钻柱黏滑振动是导致钻井设备加速磨损、钻井安全性下降以及钻井效率降低的重要原因之一。针对钻柱的扭转运动,建立了钻柱、钻杆、BHA及钻头4自由度钻柱系统扭转模型。该模型考虑了扭转自由度、钻柱阻尼以及岩石与钻头相互作用的高度非线性摩擦;通过对钻柱模型进行仿真试验,分析了钻井参数对黏滑振动的影响;为了抑制钻柱黏滑振动,设计了一种分数阶PID控制器。研究结果表明:分数阶PID控制器能够快速稳定系统,缩短调节时间,有效抑制钻柱黏滑振动,它对黏滑振动的抑制效果明显优于传统PID控制器。研究结果对抑制钻柱黏滑振动研究具有参考意义,对降低钻井工具损害、提高钻井效率以及增强作业安全性有重要的指导意义。 展开更多
关键词 钻柱 黏滑振动 分数阶pid控制 抑制振动
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气动调节阀最优分数阶PID控制器设计 被引量:12
18
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 分数阶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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电液伺服系统的分数阶PID控制研究 被引量:6
19
作者 李志刚 《机床与液压》 北大核心 2007年第1期168-169,225,共3页
针对三阶电液伺服系统,提出了一种新的PID控制器,把传统的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M... 针对三阶电液伺服系统,提出了一种新的PID控制器,把传统的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M atlab/S imu link构造了PID模型,可直接在其它仿真系统中调用。仿真结果证明了该方法的正确性。 展开更多
关键词 分数阶pid控制 传递函数 Matlab/Simulink三电液伺服系统
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基于数据的多模型分数阶PID控制方法
20
作者 廖勇 麻信洛 +1 位作者 齐俊杰 苏锡亮 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期537-540,共4页
针对复杂非线性系统,将多模型建模与分数阶PID控制相结合,设计了一种完全基于输入-输出数据的多模型在线建模控制方法.首先,利用输入-输出数据对非线性系统进行在线多模型建模;然后,针对所建立的多个局部模型,基于加权控制方式设计分数... 针对复杂非线性系统,将多模型建模与分数阶PID控制相结合,设计了一种完全基于输入-输出数据的多模型在线建模控制方法.首先,利用输入-输出数据对非线性系统进行在线多模型建模;然后,针对所建立的多个局部模型,基于加权控制方式设计分数阶PID控制器.该方法将对系统的建模与控制器的设计包含在一个控制系统设计框架以内,对系统模型的不确定性具有更好的鲁棒性,仿真实验的结果表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 非线性系统 在线多模型建模 分数阶pid控制 输入输出数据
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