一种改进的永磁同步电机分数阶速度控制器 被引量：4

1

作者 何栋炜 陈钟臻 +5 位作者 刘丽桑 陈健 林杭彬 黄靖 李建兴 蒋学程 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第1期46-53,共8页

为了实现永磁同步电机伺服系统的高性能速度控制,针对现有分数阶PI(FO-PI)控制器设计中存在的截止频率有效范围有限的问题,在频域设计的基础上,提出一种改进的分数阶控制器,在FO-PI基础上引入校正传递函数,保持分数阶控制性能的同时拓... 为了实现永磁同步电机伺服系统的高性能速度控制,针对现有分数阶PI(FO-PI)控制器设计中存在的截止频率有效范围有限的问题,在频域设计的基础上,提出一种改进的分数阶控制器,在FO-PI基础上引入校正传递函数,保持分数阶控制性能的同时拓展控制器截止频率的选取范围,并设计三维作图法实现改进控制器的参数整定。最后通过仿真实验来验证改进分数阶速度控制器的有效性。仿真实验结果表明,所提出的改进分数阶速度控制器可以满足更高截止频率的要求,较传统FO-PI及整数阶PI控制器,可以提高速度控制的跟踪性能、动态性能和抗扰动性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 改进分数阶速度控制器 频域设计法 截止频率拓展 跟踪性能

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采用改进黑洞算法优化车辆速度控制仿真研究

2

作者 李晓英 王小洁 +1 位作者 黄淳 刘书丹 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期305-308,313,共5页

为了缩短混合动力汽车起步时间,设计了汽车电机分数阶模糊PD+I控制器,并对电机转速启动效果进行仿真验证。给出了非线性车辆动力学模型,根据牛顿第二定律,推导出非线性混合动力汽车动力学方程式。针对模糊PID控制系统进行改进,设计了汽... 为了缩短混合动力汽车起步时间,设计了汽车电机分数阶模糊PD+I控制器,并对电机转速启动效果进行仿真验证。给出了非线性车辆动力学模型,根据牛顿第二定律,推导出非线性混合动力汽车动力学方程式。针对模糊PID控制系统进行改进,设计了汽车电机分数阶模糊PD+I控制器。为了提高控制系数自适应响应速度,采用改进黑洞算法对其进行优化,给出了电机控制系统的优化流程。为了检验优化后的控制系统输出效果,采用MATLAB软件对混合动力汽车电机响应速度进行仿真,并且与优化前输出结果进行对比。结果显示:优化前,混合动力汽车电机自适应调节时间较长,受到外界干扰时,电机转速变化幅度较大;优化后,混合动力汽车电机自适应调节时间较短,受到外界干扰时,电机转速变化幅度较小。采用改进黑洞算法优化分数阶模糊PD+I控制器,可以提高电机响应速度,缩短混合动力汽车起步时间。 展开更多

关键词 改进黑洞算法 分数阶模糊PD+I控制器 电机 优化 仿真

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基于改进粒子群算法的水轮机调节系统分数阶PIλDμ控制器设计 被引量：6

3

作者 曹春建 张德虎 +2 位作者 刘莹莹 杨晓春 胡飞 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第11期96-101,105,共7页

为提高水轮机调节系统动态调节品质,建立了计入弹性水击效应的水轮机调节系统非线性模型,并据此提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PIλDμ(fractional-order PID,FOPID)控制器设计方法。该方法以基于最优参数(b=5.387 8,d=0.752 6)的... 为提高水轮机调节系统动态调节品质,建立了计入弹性水击效应的水轮机调节系统非线性模型,并据此提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PIλDμ(fractional-order PID,FOPID)控制器设计方法。该方法以基于最优参数(b=5.387 8,d=0.752 6)的改进Oustaloup滤波算法构建FOPID控制器,并利用融合有参数自适应调整策略及基于改进Tent映射的变尺度混沌局部搜索的改进粒子群算法(improved adaptive chaos PSO,IACPSO)对FOPID控制器参数进行优化选择。仿真结果表明,与Oustaloup算法及基于推荐参数(b=10,d=9)的改进Oustaloup算法相比,基于最优参数的改进Oustaloup算法对任意阶次的分数阶微分算子均具有更高的逼近精度,更宽的理想拟合频域段;提出的IACPSO算法求解精度高、稳定性好、收敛速度快,经其优化后的FOPID控制器对负荷扰动的抑制能力要明显优于其他FOPID/PID控制器,并对系统参数变化具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 轮机调节系统 分数阶PIλDμ控制器 改进Oustaloup滤波算法 粒子群优化算法Tent映射 变尺度

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基于改进模糊控制算法的分数阶控制器设计 被引量：3

4

作者 李莉 陈晓静 徐智超 《机床与液压》 北大核心 2022年第17期107-111,共5页

针对模糊规则层节点数量较多导致分数阶控制器控制精度和控制灵敏度较低的问题,设计基于改进模糊控制算法的分数阶控制器。采用区间二型模糊逻辑系统,利用该系统的降阶流程对集合实施解模糊化,计算适合的切换点,减少迭代次数。在此基础... 针对模糊规则层节点数量较多导致分数阶控制器控制精度和控制灵敏度较低的问题,设计基于改进模糊控制算法的分数阶控制器。采用区间二型模糊逻辑系统,利用该系统的降阶流程对集合实施解模糊化,计算适合的切换点,减少迭代次数。在此基础上,利用改进径向基函数模糊神经网络算法结构,将原有的3层前件网络增加至4层,并逐层修正它与后件网络的参数,提升权值作用,实现最优控制。结果表明:该控制器阶跃响应曲线平滑,控制温度稳定,与目标温度相差仅0.01℃;超调量仅为1.3%,超调量与调节时间均较小,控制能力强;鲁棒性、灵敏度、互补灵敏度、参数跟踪能力较高,时域响应能力较好,可实现所控目标有效控制。 展开更多

关键词 改进模糊算法 分数阶 控制器 灵敏度

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基于改进粒子群算法的 USV 航向分数阶控制 被引量：21

5

作者 李光宇 郭晨 李延新 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1146-1151,共6页

针对欠驱动水面船舶(underactuated surface vessel,USV)航向保持稳定性问题,对船舶自动舵控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)PI... 针对欠驱动水面船舶(underactuated surface vessel,USV)航向保持稳定性问题,对船舶自动舵控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)PIλDμ控制器具有更好的鲁棒性和抗扰动能力,但同时也加大了算法设计的难度。使用改进粒子群算法对分数阶PIλDμ控制器参数进行整定,即解决了粒子群算法容易使粒子陷入局部最优问题,又解决了分数阶PIλDμ控制器整定参数多、设计复杂问题。通过仿真对比实验,结果表明,该控制器能很好地根据船舶动态特性变化,自动进行适应性参数优化,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点。 展开更多

关键词 欠驱动水面船舶 改进粒子群算法 分数阶 PIλDμ 控制器 航向控制 自动舵 UNDERACTUATED surface VESSEL (USV)

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基于改进粒子群算法的并网逆变器分数阶PI^(λ)D^(μ)控制研究 被引量：3

6

作者 谢玲玲 陆柳 刘斌 《电测与仪表》 北大核心 2022年第6期172-180,共9页

针对整数阶PID控制器参数选择受限致使并网逆变器系统性能欠佳的问题,文中提出了一种基于改进粒子群算法的并网逆变器分数阶控制策略。分析了分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的积分阶次λ、微分阶次μ对被控系统动态及稳态性能的影响;将分数... 针对整数阶PID控制器参数选择受限致使并网逆变器系统性能欠佳的问题,文中提出了一种基于改进粒子群算法的并网逆变器分数阶控制策略。分析了分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的积分阶次λ、微分阶次μ对被控系统动态及稳态性能的影响;将分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器与电流双闭环、电网电压前馈控制相结合,提出一种基于分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的并网逆变器的电流控制策略,并与传统整数阶PID控制策略进行比较;详细分析分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器的参数取值范围,并采用改进粒子群算法寻优参数。仿真结果表明,采用分数阶PI^(λ)D^(μ)控制,增强了控制系统的灵活性,降低了并网电流总谐波畸变率,改善了系统的动态性能,提高了系统的电网扰动抑制能力。 展开更多

关键词 分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器 并网逆变器 参数寻优 改进粒子群

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气动调节阀最优分数阶PID控制器设计 被引量：12

7

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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速度反馈分数阶PID控制对齿轮系统振动特性的影响 被引量：4

8

作者 侯静玉 杨绍普 +1 位作者 李强 刘永强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第23期175-181,共7页

为了控制齿轮工作过程中产生的振动,将分数阶比例-积分-微分(PID)控制器引入,建立了基于速度反馈分数阶PID控制的齿轮传动系统动力学模型。利用增量谐波平衡法求得了该模型的五阶近似解析解,并利用幂级数展开法验证了该解析方法的正确... 为了控制齿轮工作过程中产生的振动,将分数阶比例-积分-微分(PID)控制器引入,建立了基于速度反馈分数阶PID控制的齿轮传动系统动力学模型。利用增量谐波平衡法求得了该模型的五阶近似解析解,并利用幂级数展开法验证了该解析方法的正确性。通过幅频响应曲线详细地分析了速度反馈分数阶PID控制器各环节的系数和分数阶阶次对齿轮传动系统振动特性的影响。最后对在分数阶PID控制器、整数阶PID控制器及无PID控制器作用下的系统响应进行了比较,并讨论了分数阶PID控制器对于啮合刚度系数和激励幅值的鲁棒性。 展开更多

关键词 齿轮 分数阶PID控制器 增量谐波平衡法 速度反馈 齿侧间隙

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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

9

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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城市轨道交通列车分数阶控制算法研究 被引量：4

10

作者 温淑慧 胡学恒 +1 位作者 王铁兴 罗小元 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2018年第4期320-325,共6页

实现全自动驾驶是城市轨道交通列车未来的发展方向,速度控制算法作为列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation,ATO)的核心,对于列车的控制性能具有重要的影响。本文使用了分数阶PIλDμATO速度控制算法,采用Tustin直接离散化作为分... 实现全自动驾驶是城市轨道交通列车未来的发展方向,速度控制算法作为列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation,ATO)的核心,对于列车的控制性能具有重要的影响。本文使用了分数阶PIλDμATO速度控制算法,采用Tustin直接离散化作为分数阶PIλDμ控制器的数值离散化方法,完成了分数阶PIλDμ控制器的设计与实现,并将该控制器应用于列车自动运行系统中。仿真研究表明,与传统的整数阶PID控制算法相比较,分数阶PIλDμATO速度控制算法能很好地满足列车运行的基本指标,从而验证了其较好的鲁棒性和适应性。 展开更多

关键词 列车自动驾驶系统 分数阶PI^λD^μ控制算法 整数阶PID控制算法 速度控制器

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基于分数阶PI~αD~β的船用永磁同步电机控制策略研究 被引量：3

11

作者 庞科旺 张明 郭长兴 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第4期94-98,共5页

船用永磁同步电机是一种非线性、强耦合、多变量的复杂系统,使用常规的PID对其进行速度控制时难以达到理想的效果。为了改善船用永磁同步电机调速系统的性能,设计了一种新的速度控制器-径向基(RBF)神经网络分数阶PI~αD~β控制器。利用... 船用永磁同步电机是一种非线性、强耦合、多变量的复杂系统,使用常规的PID对其进行速度控制时难以达到理想的效果。为了改善船用永磁同步电机调速系统的性能,设计了一种新的速度控制器-径向基(RBF)神经网络分数阶PI~αD~β控制器。利用径向基神经网络的自学习和自训练的功能,对控制器的参数进行在线优化,以便使控制器在未知的系统中能够具有快速的适应能力和较好的控制性能。将设计的控制器应用于船用永磁同步电机的速度控制回路中,并在高速度、大负载扰动的条件下对其进行仿真实验。结果表明,使用了RBF神经网络分数阶PI~αD~β控制器的电机控制系统,具有良好的动态响应能力和较强的扰动抑制能力。 展开更多

关键词 永磁同步电机 RBF神经网络 分数阶PIαDβ控制器 速度控制

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基于内模控制器的直流伺服电机速度控制方法 被引量：10

12

作者 徐勇 张智华 +1 位作者 龚旭 李胜永 《中国工程机械学报》 北大核心 2021年第3期222-226,共5页

为了对直流伺服电机的速度进行准确的控制,提出了一种基于内模控制器的直流伺服电机速度控制方法。在对直流伺服电机的模型分析时,计算了直流伺服电机工作时的力矩,在获取直流伺服电机的线性化机电动力学方程后,求取了直流伺服电机的传... 为了对直流伺服电机的速度进行准确的控制,提出了一种基于内模控制器的直流伺服电机速度控制方法。在对直流伺服电机的模型分析时,计算了直流伺服电机工作时的力矩,在获取直流伺服电机的线性化机电动力学方程后,求取了直流伺服电机的传递函数。在分数阶积分器传递函数基础上,求取了其对应的谱传递函数以及相位函数。介绍了CRONE控制方法,并利用其闭环传递函数获取了内模控制器模型,利用内模控制器建立的内模控制系统,得到了系统的输出速度。在Matlab/Simulink软件上对本文方法和干扰观测器PID方法进行了速度跟踪实验。实验结果显示:本文方法能够对阶跃和曲线变化的参考速度进行准确、平稳的跟踪,较干扰观测器PID方法而言,在对阶跃变化的参考速度跟踪时,本文方法的跟踪误差减小了26.09%,在对曲线变化的参考速度跟踪时,本文方法的跟踪误差减小了34.59%。由此说明,本文方法能够控制直流伺服电机准确的跟踪参考速度。 展开更多

关键词 直流伺服电机 速度控制 内模控制器 分数阶积分器 CRONE控制方法

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PMSM中基于改进BFO算法的无传感器速度控制方案

13

作者 孙汉卿 张世杰 +1 位作者 王桂芝 连卫民 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2019年第12期214-221,共8页

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中传统PI速度控制器性能较差的问题,提出一种结合改进型细菌觅食优化(IBFO)算法和分数阶PI控制器的无传感器速度控制方案。首先,利用分数阶PI控制器代替传统PI控制器提高对时变、非线性控制系统的控... 针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中传统PI速度控制器性能较差的问题,提出一种结合改进型细菌觅食优化(IBFO)算法和分数阶PI控制器的无传感器速度控制方案。首先,利用分数阶PI控制器代替传统PI控制器提高对时变、非线性控制系统的控制性能;然后,对传统BFO算法进行改进,通过融入粒子群优化算法中的信息共享机制,根据个体最优和全局最优来更新细菌位置;最后,以速度控制稳定性和超调量作为适应度函数,通过IBFO算法来优化分数阶PI控制器的参数,以获得最佳控制性能,并通过扩展卡尔曼滤波器(EKF)来估计电机实际转速。实验结果表明:与传统方法相比,提出的控制方法能快速且稳定地控制电机转速,具有较高的应用价值。 展开更多

关键词 永磁同步电机 速度控制 分数阶PI控制器 细菌觅食优化算法 参数优化

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多蒸发器空调系统的室温PI^(λ)D^(μ)−送风温度PD^(µ)串级调节

14

作者 魏明松 李绍勇 +2 位作者 周姣 王成闵 杨睿 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1842-1852,共11页

对于多蒸发器空调系统(MEACS)的性能参数调节,本文提出了室内温度PI^(λ)D^(μ)-送风温度PD^(µ)串级控制的思路,并设计了改进多目标人工鱼群算法(IMOAFSA),应用于室内温度分数阶PID控制器(IT-FOPIDC)和送风温度分数阶PD控制器(SAT-... 对于多蒸发器空调系统(MEACS)的性能参数调节,本文提出了室内温度PI^(λ)D^(μ)-送风温度PD^(µ)串级控制的思路,并设计了改进多目标人工鱼群算法(IMOAFSA),应用于室内温度分数阶PID控制器(IT-FOPIDC)和送风温度分数阶PD控制器(SAT-FOPDC)参数的整定,进而稳定MEACS的送风状态点,提升室温调节品质.首先,依据基本型单目标人工鱼群算法,构建自适应因子对鱼群中的视野和步长进行非线性递减的演变,重建改进单目标人工鱼群算法(ISOAFSA).其次,基于该ISOAFSA,将高斯变异引入外部档案集(EF),从而设计了IMOAFSA,对IT-FOPIDC和SAT-FOPDC的8个参数进行连续整定.最后,数值模拟该串级调节系统作用下的室内温度和送风温度控制效果.结果表明:该IMOAFSA可获取这两个控制器的8个参数Pareto最优解(POS)并连续更新它们,能够明显地减小送风温度的波动,进一步提升了室温调节品质,如室温稳态误差较小、超调量较小、衰减比不合适、调节时间较短等. 展开更多

关键词 多蒸发器空调系统 串级控制 分数阶PID控制 改进多目标人工鱼群算法 控制器参数整定

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