多變量系統(tǒng)分數(shù)階PIλDμ控制器的設(shè)計.pdf

1、眾所周知,絕大部分工業(yè)過程都是多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng),多變量控制系統(tǒng)的研究一直是過程控制領(lǐng)域的熱點與難點課題之一,隨著人們對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性、魯棒性和控制品質(zhì)的要求越來越高,研究多變量復(fù)雜系統(tǒng)的控制理論與控制方法對提高控制系統(tǒng)的性能具有重要的意義。分數(shù)階PIλDμ控制器在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是一個新興領(lǐng)域,分數(shù)階理論在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是目前一個新的研究熱點,因此針對多變量系統(tǒng)研究設(shè)計分數(shù)階PIλDμ控制器是非常有意義和價值的

2、。
　　 本文主要針對多變量系統(tǒng)分數(shù)階PIλDμ控制器的設(shè)計方法和理論進行了深入的研究,在多變量控制系統(tǒng)的設(shè)計中,分析了分數(shù)階PIλDμ控制器的離散化實現(xiàn)方法,利用Matlab編寫了三種不同的離散化實現(xiàn)方法的程序,并通過仿真分析比較得出每種數(shù)字化離散方法的優(yōu)缺點,為分數(shù)階控制器的設(shè)計與實際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。在分析比較了原有的分數(shù)階PIλDμ控制器整定方法的基礎(chǔ)上,本文提出了基于粒子群算法的分數(shù)階PIλDμ控制器參數(shù)整定方法,該

3、方法與其它分數(shù)階PIλDμ控制器的參數(shù)整定方法相比,在前期有較高的搜索能力,而在后期有較高的開發(fā)能力以加快收斂速度。在對分數(shù)階PIλDμ控制器的特征進行了深入分析的同時,討論了分數(shù)階PIλDμ控制器的參數(shù)變化對閉環(huán)系統(tǒng)性能的影響。針對多變量分數(shù)階的控制系統(tǒng),根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式中狀態(tài)矩陣和微分階次的變化范圍,探討了系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定依據(jù),通過實例分析驗證了該方法的實用性和有效性。針對多變量復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題,研究了基于多變量系統(tǒng)分散控制

4、器的設(shè)計方法,并對分散控制器設(shè)計結(jié)果進行了仿真分析。設(shè)計了多變量復(fù)雜系統(tǒng)分數(shù)階PIλDμ控制器,在確定各回路分數(shù)階PIλDμ控制器的微積分階次的基礎(chǔ)上,利用改進遺傳算法設(shè)計了多變量系統(tǒng)分散分數(shù)階PI。D-控制器,該控制器使得系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)。通過仿真實例分析,驗證了基于該改進遺傳優(yōu)化算法設(shè)計的多變量系統(tǒng)分散分數(shù)階PIλDμ控制器的優(yōu)越性。通過對多變量系統(tǒng)分數(shù)階PIλDμ控制器設(shè)計的理論研究,為多變量系統(tǒng)分數(shù)階PIλDμ控制器的設(shè)計奠定