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近些年,伴随着分数阶理论的快速发展,分数阶微积分理论的研究成果已经相对丰富,为其在工业生产过程控制中的应用中打下了夯实的基础,特别是在航空航天、生物医学、工业化学及机器人过程控制中得到了广泛的应用。分数阶微积分理论研究是在传统整数阶上的进一步拓展,现在许多学者已经对分数阶理论研究相当深入,并把分数阶理论运用到其他的控制器设计中。自抗扰控制(ADRC)技术不依靠被控系统精准模型,算法简单,具有较好的鲁棒性,能够实时地估量补偿被控系统中的干扰,鉴于其结构的独特性,每个控制模块互不干扰,但又整体彼此联系,使得自抗扰控制算法与其他控制算法相结合会有很大的研究空间。通过对两种控制算法的结合,互相取长补短,使得被控对象的控制精度得到极大的改善。全文主要研究内容包括:1.研究分数阶微积分基本理论与相关知识,重点分析分数阶控制器的参数整定规则及阶跃响应特性与参数变化的关系,然后建立不同类型的控制器模型。利用MATLAB仿真软件分析分数阶控制系统中的三个典型环节的频率特性,并研究控制器参数的改变对系统动态特性的影响。最后研究利用幅值裕度法、相位裕度法及Z域数值法,完成分数阶PID控制器(FOPID)的设计、数值化实现及系统仿真分析。2.研究自抗扰控制的结构特点与相关知识,确定自抗扰控制器的具体实现方法。融入两种控制思想,将ADRC控制器中安排过度过程、扩张状态观测器理论、估计补偿系统干扰的思想嵌入到分数阶控制器中。充分发挥分数阶微积分控制器与自抗扰控制器这两种控制器的优势,提出了分数阶自抗扰复合控制方法,然后着重研究了分数阶自抗扰控制器的设计方案和实现过程。3.以永磁同步电机为应用对象,分别设计FOPID控制器、整数阶PID控制器(IOPID)、ADRC控制器及分数阶自抗扰控制器(FOADRC),并对比分析了动态响应和抗扰性。研究结果表明:自抗扰控制和分数阶PID控制互相取长补短,通过实验仿真,本文提出的FOADRC混合控制方案能够主动地抑制不可预见的干扰,这种新的FOADRC控制器性能要比其他三种控制器单独使用时的控制特性更精准,从而证明了把控制器相联合来改善系统控制性能的方法是合理有效的。