基于分数阶控制器的永磁同步电机控制策略研究开题报告

全文总字数：5511字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1994年分数阶PD控制器第一次被提出[1]，1999年I.Podlubny用分数替换了整数阶控制器的积分微分阶次，提出了分数阶控制器[2]。之后许多研究人员对分数阶控制器进行了进一步的研究：文献[3]给出了一种根据系统裕度值来调整控制器参数的方法；Iov Petras将分数阶用于直流调速电机的转速环中，并将分数阶控制器在微处理器中数字化实现，取得了较好的控制效果[4]；吴振宇等将分数阶控制与预瞄准策略相配合，改善了智能车对目标轨迹的跟踪性能，并通过实验结果验证了该控制方案相对于整数阶的PID控制方案有更出色的响应性能[5]；范红梅等将分数阶控制器应用在压力位置伺服控制系统中，得到了比普通 PID控制器更优异的控制性能[6]；高强等在枪筒的交流伺服控制中将干扰观测器和PD控制器结合使用，发现干扰观测器的存在能大幅度地提高分数阶PD的动态响应性能[7]。

控制器设计一般包括两种方法：频域分析方法和时域智能优化方法。对于系统特性复杂的时滞分数阶系统，频域分析方法并不适用，而随着近年来多种智能优化算法研究的快速发展，使用智能优化算法来整定分数阶参数已经成为调节分数阶控制器参数的主流方法。智能优化方法一般的思路就是根据原始系统的模型找到分数阶控制系统的鲁棒可镇定域，相比于传统试凑得到分数阶参数的方法，此方法得到的是所有可镇定系统的参数集，加强了控制器调节过程中的灵活性和可调性。D分解法是1969年上半年由Lawrenson提出的[8]，后来被广泛应用于分数阶控制系统稳定域的研究中。简而言之，D分解法就是使用图形曲线的方法将整个的参数空间分解成几个不同的区域，并分别绘制出每个区域对应的参数空间曲线后综合得到稳定域。文献[9]详细讨论了对于固定不同，或情况下的分数阶稳定域形状。梁涛年分别探讨了分数阶参数不确定系统、分数阶时滞系统以及分数阶区间不确定时滞系统的控制器鲁棒稳定域问题，在D分解法基础上得到闭环系统的实根边界(RRB)曲线、复根边界(CRB)曲线以及无限根边界(IRB)曲线，则RRB，CRB及IRB曲线围成的参数范围即为鲁棒稳定域[10]。文献[11]在以上方法计算出鲁棒稳定域基础上，还对系统添加了幅值和相角裕度的控制约束，改善了闭环系统性能指标。

2. 研究的基本内容与方案

研究目标:

考虑到分数阶微积分在控制领域有着整数阶控制器所没有的先进性，在永磁同步电机的滑模控制中加入基于分数阶微积分的符号函数以替换传统控制方法中的符号函数，解决传统滑模控制系统中趋近快速性和抖振程度互相矛盾的问题。

研究内容:

3. 研究计划与安排

第1周 撰写并完成开题报告，无错字、别字，格式规范；

第2周 修改、完善开题报告，进行开题答辩，主要对研究意义（1-3句话）、目标（1-3句话）、内容（1-3句话）、技术路线，重点就技术路线中主电路框图、控制电路框图进行讲解；

第3周 撰写毕业设计论文目录，需要获得指导老师认可；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]s.westerlund,l.ekstam.capacitor theory[j].ieee transactions on dielectrics and electrical insulation,dorcak,1(5):826-839.

[2]podlubny i.fractional-order systems and pi/sup/spl lambda//d/sup/splmu//-controllers[j].automatic control, ieee transactions on, 1999, 44(1): 208-214.

[3]zhao c,xue d,chen y q.a fractional order pid tuning algorithm for a class of fractional order plants[c].mechatronics and automation,2005 ieee international conference.ieee,2005:216-221 vol.1.