基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

基于快速非奇异终端滑模的姿态控制技术

针对存在执行器故障与外部干扰的刚体飞行器姿态控制系统,提出一种基于快速非奇异终端滑模(NSFTSM)的姿态容错控制方法.控制方法不仅保证姿态机动过程的快速性,而且避免了传统的终端滑模面所带来的奇异性问题.采用二阶鲁棒精确微分器估计执行器故障与外部干扰,采用快速非奇异终端滑模技术设计姿态容错控制律,根据Lyapunov稳定性理论证明了方法的稳定性.稳定性分析表明,通过引入新型快速非奇异终端滑模,控制器使得闭环系统能够快速收敛到滑模面的微小邻域内,进而收敛到系统平衡点的微小邻域内,并且系统对外部干扰具有较强的鲁棒性.数值仿真结果验证了方法在姿态跟踪控制中的有效性.     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

分数阶控制理论及其在飞机俯仰控制中的应用

针对新兴的分数阶控制理论,介绍了Caputo分数阶微分定义和分数阶控制系统描述形式.从拉氏反变换的角度推导了分数阶控制系统的时域运动公式;在研究改进Oustaloup算法的基础上,开发了分数阶Laplace拉普拉斯算子仿真模块,设计了分数阶pIλDμ控制器,进而将其应用于飞机俯仰控制.仿真对比分析表明,所设计的分数阶控...     

分数阶不确定混沌系统鲁棒投影同步控制

基于滑模变结构控制理论,选取了一种分数阶滑模面,针对分数阶系统不确定项上界已知情况,提出了一种鲁棒控制方法,将这种控制方法与范数不等式相结合对系统的稳定性进行了分析。该控制器能够很好地抑制不确定因素对误差系统的影响,能够快速实现驱动系统与响应系统的同步。最后,将该鲁棒控制策略应用于分数阶混沌系统数字保密通信中,数值仿真验证了该方案的正确性和有效性。     

控制方向未知分数阶混沌系统的 Nussbaum增益同步 吴梅 1,程继红2,余名哲 4,张友安3

文章将 Nussbaum增益控制引入分数阶混沌系统,解决了分数阶混沌系统在存在控制方向未知情况下的同步控制问题。首先,选取了一类稳定的分数阶积分滑模面。然后,结合整数阶 Nussbaum增益控制方法与滑模变结构控制理论,设计了一种 Nussbaum增益同步控制器。最后,作为例子,实现了分数阶 Chen系统和分数阶 R.ssler系统在控制系数未知时的混沌同步控制,数值仿真验证了文中方法的正确性和有效性。     

基于终端滑模的航天器自适应预设性能姿态跟踪控制

针对航天器姿态跟踪控制的快速性需求,提出一类自适应终端滑模有限时间控制方法,通过引入饱和函数解决了终端滑模控制器的奇异问题,并结合实际有限时间稳定概念显式地给出了系统状态收敛时间和收敛范围之间的对应关系;为在提高系统鲁棒性的同时避免控制器抖振,设计了一种新型自适应律估计并补偿未知环境干扰。进一步地,针对如遥感卫星对地扫描成像等姿态跟踪任务中存在的状态约束问题,通过在控制器中引入具有对数形式的预设性能项,使系统滑模面响应具有期望的动态过程,约束了航天器姿态跟踪误差及其一阶导数的变化范围。仿真结果表明,设计的控制器具有较高的控制精度和响应速度,满足实际任务对状态约束的需求,且其控制输出不存在奇异和抖振,具备良好的工程应用价值。     

MIMO仿射型非线性系统的滑模切换极值搜索控制

针对 MIMO仿射型非线性系统设计了一种基于分数阶积分的滑模切换极值搜索控制方法,将系统分解为若干个子系统,对每个子系统采用输出跟踪误差以及该误差函数的分数阶积分值构造切换函数,构造滑模切换极值搜索控制律,证明了方法的稳定性。对比已有的方法进行仿真分析,验证了方法具有较好性能。     

基于一阶PPF的垂尾振动分数阶控制

针对传统正位置反馈（PPF）与一阶PPF控制器控制效果与鲁棒性不足,难以适用于结构动力学特性存在摄动的问题,提出一种新的基于分数阶微积分理论和一阶PPF的分数阶（FOPPF¹）控制器,增加了一阶PPF控制器的可设计空间。综合考虑随机响应的频域特性与整体波动强弱,构造了控制器优化设计的目标函数。以粘有宏纤维压电复合材料（MFC）压电片的垂尾模型为被控对象,设计了相应的FOPPF¹控制器。该控制器在控制目标频段内的相频特性变化平缓,可有效实现控制相位补偿,且闭环极点对参数摄动不敏感,使得控制器的鲁棒性强。通过试验研究了FOPPF¹控制器对于自由振动与窄带随机振动的抑制性能。相比一阶PPF控制器,对标称垂尾模型,FOPPF¹控制器在自由振动抑制试验中的等效阻尼系数提高了约50%。当给垂尾模型的一阶弯曲固有频率引入一定量的离线摄动或在线摄动后,窄带随机振动控制试验的结果表明,FOPPF¹控制器的鲁棒性、控制效果及控制能耗率明显优于经典的一阶PPF控制器,因此对垂尾结构的振动主动控制具有良好应用潜力。     

基于模糊分数阶PI~λD~μ的柔性结构振动主动控制

为防止翅翼结构因干扰而产生振颤,以柔性悬臂梁结构为被控对象,提出一种参数自整定的分数阶比例积分微分控制器,在利用遗传算法取得优化参数后,通过模糊规则第2次对控制器参数进行在线整定,以达到实时最优控制的目的.在Simulink软件环境下进行了数值仿真,结果表明:设计的分数阶比例积分微分控制器具有记忆性,动态表征能力强.与常规比例积分微分控制器相比,冲击激励下的系统响应稳态时间缩短0.9s;简谐激励下的系统响应衰减幅度从88%提升到96%;随机激励下系统响应抖动减小,提高了稳定性.     

基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测

研究了分数阶模糊函数的时移特性,根据此特性提出了基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测方法.通过对IPIX实测数据验证表明,该方法在增加目标与杂波FRFT峰值差、提高信杂比以及检测概率等方面都明显优于仅对回波作分数阶模糊函数.设置适当的恒虚警检测门限,该检测方法能够达到更好的检测效果.     

非线性系统分数阶滑模控制分析与设计

文章对非线性整数阶或分数阶系统,提出了统一的分数阶滑模控制方法。首先,对整数阶控制系统,设计分数阶滑模面,提出分数阶趋近律,通过对倒立摆系统的仿真,验证了该方法的有效性;然后,引入最优控制指标,研究了滑模控制阶次 α对控制效果的影响,对于该整数阶系统,控制指标最优时 α ..;最后,将本文方法推广到分数阶系统的控制,通过对分数阶 Chen系统的仿真,验证了该方法的有效性,并发现对于该系统控制指标最优时,控制阶次与系统阶次不同元。     

分数阶Cohen-Grossberg神经网络的Mittag-Leffler稳定性

在整数阶 Cohen-Grossberg神经网络与分数阶理论及分数阶神经网络的基础上,提出了分数阶 Cohen-Grossberg神经网络。为了研究该类型神经网络,引入 Mittag-Leffler函数并利用 Mittag-Leffler函数及分数阶导数的相关性质,进而通过构造 Lyapunov函数的方法,研究了分数阶 Cohen-Grossberg神经网络的 Mittag-Leffler稳定性,并最终给出了相应的充分性条件。最后,通过实例仿真验证了结论的正确性。     

分数阶Hopfield型神经网络的全局渐近稳定性

研究了分数阶Hopfield型神经网络的全局渐近稳定性,通过LMI方法得到了一种实现系统全局渐近稳定性的LMI形式条件,通过实例仿真验证了结论的正确性。     

基于μ分析的高超声速飞行器再入轨迹评估

为解决高超声速飞行器再入过程中存在的不确定性问题,将μ分析理论应用到标称再入轨迹的评估中.采用线性稳定储备准则,在密度、升力系数和阻力系数存在不确定性时,对标称轨迹在制导律下的制导稳定性进行了分析;根据所获得的最坏参数组合,采用系统的开环尼克尔斯曲线验证了μ分析的结果;分析了系统所能容纳的最大不确定性参数,并研究了系统对不同不确定性参数的敏感性.结果表明:在密度、升力系数和阻力系数不确定性中,阻力系数对该标称轨迹的鲁棒稳定性影响最为明显.     

基于分数阶Fourier变换的微弱LFM信号检测

为了提高侦察系统对微弱LFM信号的检测能力,文章提出了一种基于分数阶Fourier变换的微弱LFM的检测方法。首先,分析LFM信号在离散分数阶Fourier变换计算条件下的输出信噪比,得出当观测信号的采样点数增大时,分数阶Fourier变换可有效改善输出信噪比。利用该结论,提出了通过提高信号的采样频率或者对已采样信号作插值的方法,改善分数阶Fourier变换对微弱LFM信号的检测。最后,仿真验证该方法是有效的。     

基于分数阶微积分理论的最优导引律设计

随着技术的发展及战场环境的日益复杂化,拦截机动目标的需求越来越大。然而传统制导律在拦截机动目标时存在制导精度差、末端过载突变的问题,故提出了一种基于分数阶微积分理论的最优导引律。首先,介绍了分数阶微积分的定义、性质及其数字实现方法;然后,分析了弹目相对运动关系,通过分数阶变阶次建模和最优控制理论推导出了分数阶导引律;最后,仿真结果表明：与传统比例导引法相比,所设计的分数阶最优导引律能够保持比例导引法良好的追踪性能且拦截时间能够缩短2s,末端过载值趋近于0。该方法解决了传统比例导引法在末端由视线角速率发散而导致的末端过载突变问题。     

基于短时分数阶傅里叶变换的 含噪信号特征提取

通过对比噪声背景下短时傅里叶变换和短时分数阶傅里叶变换的时频分辨能力,进一步明确了短时分数阶傅里叶变换对频率时变信号的独特优势。研究了短时分数阶傅里叶变换的窗口滑动方式对瞬时频率估计的影响,可以发现:首先,在调频率较大或是变化剧烈时,短时分数阶傅里叶变换具有更好的鲁棒性;其次,在基于短时分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计,实际应用中应主要采用以第一采样时刻作为估计值的逐点滑动方式。     

FRFT域能量谱模拟电路故障特征提取方法

故障特征提取是模拟电路故障诊断的关键技术之一,为了提高故障特征的可诊性,提出 1种基于分数阶傅里摘叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)域能量谱的模拟电路故障特征提取方法。首先,采集测试节点电压信号并将其映射到不同的 FRFT域空间中(p从 0变化到 1);然后,计算所有 FRFT域空间中的能量谱峰值并将其作为故障特征;最后,将归一化后的特征用于训练最近邻分类器进行诊断验证。与现有的 FRFT故障特征提取方法相比,该方法减少了计算量,且提取的特征能够在所有 FRFT域中更全面地反映不同故障响应信号的细微差异,有利于提高故障特征的可分性。在仿真和物理电路上进行了验证,实验结果表明:所提方法能提高故障诊断准确率,且时间复杂度有明显改善。     

一种多分量chirp信号阵列检测新方法

提出了一种多分量chirp信号检测与参数估计的新方法。该方法利用天线阵列的空间特性,通过阵列平均在分数阶傅里叶域中引入加权函数来降低噪声、抑制不同源信号之间的相互干扰。和单阵元方法相比,文中方法大大提高了多分量chirp信号检测和参数估计的性能,仿真结果证明了方法的有效性。