分数阶时延系统的最优piλdμ控制器设计

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文分数阶时延系统的最优PI旯D∥控制器设计作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：王伟楠薛定宇教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学模式识别与智能系统2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：魏颖胡静涛、潘峰东北大学2014年6月万方数据AThesisinPatternRecognitionandIntelligentSystemDesignofOptimalFractionalOrderPIDControllerforFracti

2、onalOrderSystemswithTime-·delayByWangweinanSupervisor：ProfessorXueDingyuNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致_i身}的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：砂／＼衫泰帮日期：≥汐J牛．莎．>6学位论文版权

3、使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口f两年d学位论文作者签名：i／1牵栽审导师签名：签字日期：洌钮多，≯∥签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要分数阶时延系统的最优P1名D∥控制器设计摘要分数阶系统是当前控制领域研究的热点问题。但在分数阶控制领域，针对分数阶时延系统设计控制器的

4、研究较少。本文选取分数阶时延系统作为研究对象，提出了两种分数阶时延系统阶跃响应的求解方法，使用积分型误差指标最小化的参数优化思想设计了分数阶时延系统最优P14Du控制器。通过多个典型的分数阶时延系统实例仿真验证了其有效性。本文设计的分数阶时延系统最优P14Dp控制器可以为分数阶网络系统的控制提供理论支持。同时在基于频域设计方面，当复杂分数阶系统降阶为分数阶时延系统后，为整定P12Du控制器参数的问题提供了解决问题的新思路。本文的主要工作与创新概括如下：(1)研读了大量分数阶控制领域文献，重点针对分数阶控制器进行了研究。系统地介绍了分数阶控制理论

5、、分数控制器类型、P12D一控制器以及P11D一控制器参数整定方法的研究现状。(2)针对分数阶时延系统求解困难的问题，引入数值拉普拉斯逆变换的数学方法，成功解决了分数阶时延系统阶跃响应的求解问题。基于数值拉普拉斯逆变换方法，使用积分型误差指标最小化的参数优化思想设计分数阶时延系统的最优P12D∥控制器。f3)针对分数阶时延系统模型描述困难的问题，设计使用Simulink框图仿真搭建分数阶时延系统的建模方法，搭建分数阶系统近似模块和P11Dp控制器近似模块，使用积分型误差指标最小化的参数优化思想设计分数阶时延系统的最优PI。D∥控制器。(4)将本

6、文提出的针对分数阶时延系统设计最优PI。D∥控制器的两种方法应用于典型的分数阶时延系统中。实验结果表明基于拉普拉斯逆变换设计的最优P12D一控制器和基于Simulink框图设计的最优PI。DF控制器均可以实现对分数阶时延系统的有效控制，并具有良好的鲁棒特性。关键词：分数阶时延系统；拉普拉斯逆变换：P12D一控制器；Simulink框图仿真；积分型误差指标万方数据东北大学硕士论文AbstractDesignofOptimalFractionalOrderPIDControllerforFractionalOrderSystemswithTime-

7、delayAbstractFractionalordersystemisthehottopicofcurrentcontroldomain．Butinthefractionalcontroldomain，fewresearchesofcomplextime-delayfractionalordersystemaredonerightnow．Time-delayfractionalordersystemisselectedastheresearchobject．Twomethodsalepresentedtosolvethestep—respon

8、seoftime—delayfractionalordersystem．Parametersoptimizationmethodforminimize