研究表明,分?jǐn)?shù)階微積分方程在控制領(lǐng)域更準(zhǔn)確地描述復(fù)雜控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。與傳統(tǒng)的PID控制器相比,將分?jǐn)?shù)階PIγDμ控制器應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),使系統(tǒng)具有更好的控制效果和延時性能。本文以分布式PEMFC電堆溫度控制系統(tǒng)為研究對象,介紹了分?jǐn)?shù)階微積分的相關(guān)理論基礎(chǔ)、PEMFC電堆溫度控制系統(tǒng)建模過程、網(wǎng)絡(luò)控制中的時延、模糊匹配控制等,提出并設(shè)計了一種基于模糊匹配規(guī)則且可調(diào)階次的分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制器,進行了對比仿真實驗,驗證了其穩(wěn)定、可靠的控制性能和具有較好的時延特性,將其應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池電堆溫度控制系統(tǒng)中,取得了良好的控制效果。研究設(shè)計工作內(nèi)容如下:(1)在時變分?jǐn)?shù)階微積分理論的基礎(chǔ)上,采用改進的Oustaloup分?jǐn)?shù)階算子近似化方法并結(jié)合模糊匹配控制理論,設(shè)計了一種對任意微分算子階次可調(diào)的PIλDμ控制器,簡化了分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制器的設(shè)計復(fù)雜程度,根據(jù)參數(shù)整定規(guī)則確定了分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制器各環(huán)節(jié)系數(shù),分析了可調(diào)參數(shù)對分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制器控制性能的影響;對比整數(shù)階PID控制器,仿真驗證了分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制器的穩(wěn)定性和優(yōu)越性。(2)將設(shè)計的可調(diào)分?jǐn)?shù)階PIλ0μ控制器應(yīng)用... 

【文章來源】：湖南理工學(xué)院湖南省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

整數(shù)階PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖分?jǐn)?shù)階 控制器的傳遞函數(shù)可表示為( )( )( )ifc p dU skG s k k sE s s （2-40）其中pk 、ik 、 、dk 、 分別為比例系數(shù)、積分增益、積分階次、微分增益和微分階次，通常情況下 ， 取（0，2）之間的任意實數(shù)。在 t 0時，控制器輸出 u (t )與系統(tǒng)誤差 e (t )關(guān)系如下( ) ( ) ( ) ( )p i du t k e t k D e t k D e t （2-41）由于引入分?jǐn)?shù)階次 ， ，分?jǐn)?shù)階 控制器又增加了兩個可調(diào)參數(shù)，使參數(shù)的整定靈活性增強，因此具有更佳的控制性能。從圖 2-3 中可知，分?jǐn)?shù)階次 ， 可以取任意實數(shù)，傳統(tǒng)整數(shù)階 PID 控制器僅是分?jǐn)?shù)階 控制器中 ， 取值為 0 或 1 時的特例。當(dāng) 0， 0時，為整數(shù)階 P 控制器；當(dāng) 1， 0時，為整數(shù)階 PI 控制器；當(dāng) 0， 1時，為整數(shù)階 PD 控制器；當(dāng) 1， 1時，為整數(shù)階 PID 控制器；所以分?jǐn)?shù)階 控制器參數(shù)整定范圍由常規(guī)取值的

( )( )( )ifc p dU skG s k k sE s s （2-40）其中pk 、ik 、 、dk 、 分別為比例系數(shù)、積分增益、積分階次、微分增益和微分階次，通常情況下 ， �。�0，2）之間的任意實數(shù)。在 t 0時，控制器輸出 u (t )與系統(tǒng)誤差 e (t )關(guān)系如下( ) ( ) ( ) ( )p i du t k e t k D e t k D e t （2-41）由于引入分?jǐn)?shù)階次 ， ，分?jǐn)?shù)階 控制器又增加了兩個可調(diào)參數(shù)，使參數(shù)的整定靈活性增強，因此具有更佳的控制性能。從圖 2-3 中可知，分?jǐn)?shù)階次 ， 可以取任意實數(shù)，傳統(tǒng)整數(shù)階 PID 控制器僅是分?jǐn)?shù)階 控制器中 ， 取值為 0 或 1 時的特例。當(dāng) 0， 0時，為整數(shù)階 P 控制器；當(dāng) 1， 0時，為整數(shù)階 PI 控制器；當(dāng) 0， 1時，為整數(shù)階 PD 控制器；當(dāng) 1， 1時，為整數(shù)階 PID 控制器；所以分?jǐn)?shù)階 控制器參數(shù)整定范圍由常規(guī)取值的特殊“點”到任意階次的“面”，因此分?jǐn)?shù)階 控制器能更中靈活地控制被控對象，取得更優(yōu)的控制效果。

【參考文獻】：
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本文編號：2949256