学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于过程控制系统的分数阶控制器的设计与实现

作　者: 刘进英
导　师: 李文
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 分数阶微积分 分数阶控制系统 有理函数近似 分数阶PI~λD~μ控制器
分类号: TM571
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 326次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


分数阶微分和积分的概念产生于三百多年前。分数阶微积分是研究和应用任意阶微分和积分的理论，它是整数阶微积分的自然延伸。随着分数阶微积分理论的发展，近些年来将分数阶微积分理论应用于控制理论和控制实践的研究已经开始，并不断取得进展。分数阶微积分的发展，为以整数阶微积分理论为基础的控制理论和控制工程提供了一个新的发展空间。目前，对于分数阶控制系统的研究还不是很全面，所有的研究都只是基础性的，还有许多问题有待进一步深化研究。本文主要在以下几个方面对分数阶控制系统进行了深入的分析研究：1．对分数阶控制系统的几个典型环节进行了仿真研究，并与整数阶控制系统的典型环节做了对比，得出一系列的结论。2．对分数阶控制系统的离散化方法进行了研究，并给出了不同离散近似方法之间的比较结果。研究表明，对分数阶控制系统进行离散化时，采用Al-Alaoui法和连续分数展开法相结合的方法可以得到较好的结果。3．对分数阶控制器的性能进行了分析与研究。不但研究了分数阶PI~λD~μ控制器的控制参数变化对控制系统的影响，而且着重分析了分数阶控制器所特有的积分阶次λ和微分阶次μ变化对控制系统的影响，得出了相应的结论。并把整数阶控制器和分数阶控制器进行了比较。4．根据过程控制系统的数学模型，设计了分数阶控制器，通过大量的仿真实验确定了分数阶控制器的控制参数和阶次参数。将该分数阶控制器应用于本实验室自行设计的微机过程控制系统，经过参数调试和系统运行后，运行情况良好。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
绪论  7-11
  课题研究的背景  7-8
  选题的目的及意义  8-9
  论文的主要研究内容  9-11
第一章 分数阶微积分的有理函数近似  11-22
  1.1 基本函数  11-12
  1.2 分数阶微积分的定义  12-13
  1.3 分数阶微积分的近似离散化  13-20
    1.3.1 生成函数(Generating Function)  13-15
    1.3.2 Tustin法和Miur递推法结合  15-17
    1.3.3 Tustin和CFE结合  17-19
    1.3.4 Al-Alaoui法和CFE法结合  19-20
  1.4 仿真实例及分析  20-21
  本章小结  21-22
第二章 分数阶PID控制器的性能分析  22-42
  2.1 分数阶控制系统  22-26
    2.1.1 分数阶纯微分环节  23-24
    2.1.2 分数阶微分环节  24-25
    2.1.3 分数阶积分环节  25-26
  2.2 分数阶控制器  26-29
    2.2.1 分数阶控制器的结构  27-28
    2.2.2 分数阶控制器的频率特性分析  28-29
  2.3 分数阶控制器参数变化对系统的影响分析  29-37
    2.3.1 控制参数对系统性能的影响分析  30-33
    2.3.2 阶次参数对控制系统的影响分析  33-37
  2.4 分数阶控制器和整数阶控制器的比较  37-40
  本章小结  40-42
第三章 WGKX-03过程控制系统的分数阶控制器设计  42-58
  3.1 过程控制简介  42-43
  3.2 WGKX-03过程控制系统的硬件介绍  43-50
    3.2.1 主控制电路  44-45
    3.2.2 水泵电路  45-46
    3.2.3 液位、流量检测电路  46-47
    3.2.4 输入输出通道  47-50
  3.3 液位、流量控制系统的控制过程  50-51
  3.4 分数阶控制器的设计  51-57
    3.4.1 A/D、D/A程序设计  51-52
    3.4.2 建立液位控制系统的数学模型  52-54
    3.4.3 分数阶控制器的算法设计  54-56
    3.4.4 仿真实验  56-57
  本章小结  57-58
第四章 WGKX-03过程控制系统的控制实验  58-66
  4.1 软件开发平台的选择  58
  4.2 程序的界面要求  58-59
  4.3 算法主界面的程序实现  59-60
  4.4 监控软件介绍  60-61
  4.5 计时器的程序实现  61-62
  4.6 采样周期对控制系统的影响  62
  4.7 分数阶控制器性能验证  62-64
  本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69-70
致谢  70

相似论文

  1. 最优分数阶PID控制器的设计与研究,TP13
  2. 几类混沌系统的同步控制,O415.5
  3. 微型燃气轮机分数阶PI~λD~μ励磁控制器研究,TM921.5
  4. 球坐标系下时间分数阶热传导问题,O551.3
  5. 柱坐标系下时间分数阶波扩散方程及分析,O241.82
  6. 分数阶Cable方程的高精度数值解法,O241.82
  7. 基于分数阶微积分的图像特征匹配的方法研究,TP391.41
  8. 秩一混沌系统及其同步化研究,O415.5
  9. 时滞系统的分数阶控制与观测器设计研究,O172
  10. 分数阶变分问题研究,O172
  11. 分数阶非线性系统的混沌特性分析与同步控制算法研究,O415.5
  12. 分数阶系统辨识与控制研究,TP13
  13. 分数阶微积分运算器的设计与应用,TP332.2
  14. 几类分数阶微分积分方程的数值解,O241.8
  15. 基于分数阶微积分风力发电机变浆距控制方法研究,TM315
  16. 非线性分数阶反应子扩散方程数值解法,O241.82
  17. 典型果品机械损伤及其防护机理研究,TS255.3
  18. 非线性分数阶微积分方程组解的存在唯一性及稳定性,O172
  19. 混沌神经网络及其简单应用,TP183
  20. 分数阶微积分在粘弹性流体力学中的某些应用,O357
  21. 分数阶微积分在量子力学和反常扩散方程中的应用,O413.1

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 控制器、接触器、起动器、电磁铁 > 控制器
© 2012 www.xueweilunwen.com