针对直流调速系统,设计了一种模糊自整定的分数阶内模控制器。首先将分数阶理论与内模控制(internal model control,IM C)相结合设计分数阶内模控制器,其参数可根据系统的相角裕度和穿越频率进行解析整定;然后在分析了相角裕度和穿越频率对系统性能影响的基础上,设计出模糊控制器,实现了系统根据转速偏差和偏差变化对控制器参数的在线自整定,克服了系统性能对相角裕度和穿越频率选择的依赖。仿真和试验结果表明模糊自整定分数阶内模控制器可使系统具有良好的动态响应、干扰抑制特性以及克服参数摄动的鲁棒性。
针对直流调速系统中滑模控制容易引起稳态误差的问题,设计了一种改进型分数阶滑模控制(Fractional order sliding mode control,FOSMC)。通过对直流调速系统的一阶数学模型求导,建立了系统的二阶数学模型,将分数阶微积分理论引入到滑模切换函数中,结合指数趋近律和系统二阶数学模型,设计了分数阶滑模控制器,并在控制器的输出端串联积分环节,得到系统的控制信号,最后利用李雅普诺夫稳定性理论和分数阶微积分理论进行了稳定性分析。仿真和实验表明,本文方法不仅能够有效消除系统受干扰时产生的稳态误差,而且可以削弱系统抖振现象。
针对永磁无刷直流电机调速系统提出了一种改进的内模PI(Internal model control PI,IMC-PI)控制方法。根据内模控制原理设计出PI控制器,引入一种作用函数,将其与PI控制器串联构成改进的IMC-PI控制器。作用函数为偏差的微分表达式,其阶次的选择应保证系统开环传递函数严格真实。改进IMC-PI控制可使系统的调节过程分为作用函数趋近零和保持为零的两个阶段,从而保证系统偏差按照作用函数等于零确定的轨迹趋近于零。仿真和实验结果表明方法可有效提高控制系统的性能。
为提高直流位置伺服系统的控制性能,提出了一种2自由度(two degree-offreedom,2DOF)分数阶控制方法.通过设计一种2DOF控制结构,实现了系统的跟随和抗扰特性的解耦控制;将内模控制(internal model control,IMC)与分数阶控制相结合,选用分数阶滤波器,推导出了跟随控制器和抗扰控制器设计方法;根据控制性能的要求,利用系统截止频率和最大灵敏度指标,实现了2DOF控制器参数的解析整定.仿真实验结果表明,2DOF分数阶控制方法具有良好的位置跟随特性和抗干扰能力.
为提高直流调速系统的控制性能,提出了一种改进型内模PD-I控制器的设计方法。根据直流电机的运行原理,建立了电机输出转速与输入电压变化率之间的数学模型,基于内模控制(Internal Model Control,IMC)原理和Taylor级数展开,设计了一种内模PD控制器,且可通过选择系统的截止频率实现控制器参数的整定。为了获得系统调节所需的控制作用,可将内模PD控制器与积分环节相串联构成改进型内模PD-I控制器,仿真和实验结果表明本方法可使系统获得更好的控制性能。
