首页> 正文

基于图解稳定准则的时滞系统超前/滞后补偿器设计

2020-12-11阅读(1051)

基于图解稳定准则的时滞系统超前/滞后补偿器设计

论文摘要

超前/滞后补偿器是仅次于PID应用在工业领域中的控制器。传统的对于超前/滞后补偿器参数的设计方法是基于试凑法。需要反复设计,验算,直到所有的性能指标均达到要求为止,这样导致了许多不便和近似的设计,很难达到理想的效果。而后,大量的研究集中在基于解析法设计控制器。但是这种方法主要是针对于控制器参数点的选择。本文提出了基于图解稳定准则方法进行超前/滞后补偿器的设计,并给出了相应参数的完整稳定域。本文研究的被控对象为工业时滞系统以及区间不确定时滞系统。针对于时滞系统的特点,介绍了基于图解稳定准则的整数阶超前/滞后补偿器的设计,进一步将此种设计方法扩展到区间不确定时滞系统的控制中。并在此基础上又提出了对于时滞系统应用分数阶超前补偿器。主要工作如下：(1)针对全极点时滞系统,设计超前/滞后补偿器。应用图解稳定准则,确定补偿器完整的参数稳定域。在稳定域内进行了系统稳定裕度的设计,以获得更好的系统动态性能,归纳设计算法并给出了相应的设计实例。(2)进一步应用稳定准则设计分数阶超前补偿器,研究当阶次a改变时稳定域的改变情况,归纳其规律。在具体的仿真实例中,分数阶控制器与整数阶控制器相比,通过选择适当的分数阶次,系统的稳定域和期望相角裕度的区域都能有所扩大,可以实现更好的控制效果。(3)针对一类具有全极点的区间不确定时滞系统,进行基于图解法的相位超前/滞后补偿器的设计。对于时滞系统的滞后因子采用一阶Pade近似。应用广义Kharitonov定理,证明了图解法设计出的相位超前/滞后补偿器可以镇定区间不确定近似系统。通过仿真验证了该补偿器亦可镇定原区间不确定时滞系统,并保持良好的系统性能。本文的主要创新点是将图解稳定准则应用于全极点时滞系统和一类区间不确定时滞系统,并将此种方法扩展到分数阶控制系统中。和以往的设计方法相比,该种方法能够给出参数完整的稳定域,灵活地选取参数,便于实际应用。同时用分数阶控制器控制时滞系统很好的体现了分数阶控制系统的实际应用性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 研究背景
  • 1.3 研究现状
  • 1.4 发展趋势
  • 1.5 研究的主要内容和章节安排
  • 2 分数阶微积分数学基础
  • 2.1 分数阶微积分的定义
  • 2.1.1 Grunwald-Letnikov定义
  • 2.1.2 Riemann-Liouville定义
  • 2.1.3 Caputo定义
  • 2.2 分数阶微积分性质
  • 2.2.1 分数阶微积分具有的性质
  • 2.2.2 分数阶微分Leibinz公式
  • 2.3 复合函数的分数阶微分
  • 2.4 分数阶微积分的积分变换
  • 2.4.1 Laplace变换的定义和性质
  • 2.4.2 分数阶微积分的Laplace变换
  • 2.4.3 Fourier变换的定义和性质
  • 2.4.4 分数阶微积分的Fourier变换
  • 3 基于图解法设计时滞系统整数阶超前/滞后补偿器
  • 3.1 图解稳定准则
  • 3.2 基于图解稳定准则设计整数阶补偿器
  • 3.2.1 被控对象特点的描述
  • 3.2.2 整数阶补偿器参数稳定域的确定
  • 3.2.3 应用举例
  • n±的性质'>3.2.4 曲线Cn±的性质
  • 3.3 根据期望相角和增益裕度设计整数阶补偿器
  • 3.3.1 根据期望的相角和增益确定参数稳定域
  • 3.3.2 整数阶补偿器的算法设计
  • 3.3.3 应用举例
  • 4 分数阶控制系统的简介与分析
  • 4.1 分数阶系统传递函数的描述
  • 4.2 分数阶系统频域与时域分析
  • α的频域分析'>4.2.1 分数阶微积分Sα的频域分析
  • 4.2.2 分数阶系统的频域分析
  • 4.2.3 分数阶系统的时域分析
  • 4.3 分数阶微分的滤波器近似
  • 4.4 四种常见分数阶控制器简介
  • 4.4.1 TID控制器
  • 4.4.2 CRONE控制器
  • λDμ控制器'>4.4.3 PIλDμ控制器
  • 4.4.4 分数阶超前/滞后补偿器
  • 5 基于图解法设计时滞系统分数阶超前/滞后补偿器
  • 5.1 基于图解稳定准则设计分数阶补偿器
  • 5.1.1 被控对象特点描述
  • 5.1.2 分数阶补偿器参数稳定域的确定
  • 5.1.3 应用举例
  • 5.2 根据期望相角裕度设计分数阶补偿器
  • 5.2.1 根据期望的相角裕度确定参数稳定域
  • 5.2.2 分数阶补偿器的算法设计
  • 5.3 分数阶时滞系统
  • 6 基于图解法设计区间不确定时滞系统的超前/滞后补偿器
  • 6.1 区间多项式及其稳定判别
  • 6.1.1 区间多项式概念
  • 6.1.2 基于Hermite-Biehler定理的稳定性判别
  • 6.1.3 基于谢—聂判据的稳定性判别
  • 6.1.4 Karitonov定理
  • 6.1.5 实系数区间多项式Kharitonov定理的证明
  • 6.1.6 Karitonov定理的局限性分析
  • 6.2 被控对象特点描述
  • 6.3 基于图解法设计不确定时滞子系统的补偿器
  • 6.3.1 应用Kharitonov定理证明补偿器镇定区间子系统
  • 6.3.2 不确定时滞系统补偿器的算法设计
  • 6.3.3 应用举例
  • 7 结论
  • 8 展望
  • 参考文献
  • 发表论文情况
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].包覆技术在煤气主管波纹补偿器上的应用[J]. 莱钢科技 2008(06)
    • [2].套筒补偿器在综合管廊热力管道中的应用分析[J]. 区域供热 2019(06)
    • [3].航空管路补偿器耐久性计算方法对比分析[J]. 航空工程进展 2019(06)
    • [4].不锈钢波纹管补偿器腐蚀开裂原因分析[J]. 设备管理与维修 2020(08)
    • [5].弯头弯曲半径对方形补偿器设计的影响分析[J]. 大众标准化 2020(08)
    • [6].波纹管补偿器安全状态可靠性计算及软件开发应用[J]. 石油化工设备 2020(04)
    • [7].某型机分流头补偿器漏油故障分析[J]. 机械工程师 2020(11)
    • [8].球形补偿器在蒸汽管道改造中的应用[J]. 甘肃科技 2016(15)
    • [9].包钢4150m~3高炉热风管道波纹补偿器破损状况分析[J]. 中国钢铁业 2016(12)
    • [10].旋转补偿器产品特点及应用[J]. 管道技术与设备 2015(06)
    • [11].关于管道方形补偿器的计算与安装[J]. 科技与企业 2016(06)
    • [12].旋转补偿器应用及检测标准研究[J]. 管道技术与设备 2016(04)
    • [13].热力管网中旋转式补偿器的应用分析[J]. 山东工业技术 2016(21)
    • [14].浅谈旋转补偿器在热网工程中的应用[J]. 科技与创新 2015(06)
    • [15].供热管道一次性补偿器覆土预热的研究[J]. 山西建筑 2015(33)
    • [16].性格补偿器[J]. 中国校园文学 2017(03)
    • [17].分析蒸汽管道中的推力旋转式补偿器运用[J]. 中华民居(下旬刊) 2013(12)
    • [18].旋转补偿器在热网工程设计中应用的探讨[J]. 电力与电工 2013(04)
    • [19].热风炉支管波纹补偿器优化改型[J]. 莱钢科技 2017(02)
    • [20].关于同步补偿器的改进滑模双环控制研究仿真[J]. 计算机仿真 2020(10)
    • [21].供热管道用补偿器类型的比较分析[J]. 建设科技 2016(21)
    • [22].长输管道∏形补偿器的应力场分析[J]. 当代化工 2017(07)
    • [23].浅谈波纹管补偿器在热力管网中的应用及常见问题的分析[J]. 中国新通信 2017(18)
    • [24].高温高压下旋转补偿器强度及密封性能分析[J]. 化工设备与管道 2016(03)
    • [25].角转向位置安装旋转补偿器的支架受力计算方法[J]. 石油和化工设备 2015(06)
    • [26].埋地输油管道“Ω”形自然补偿器的热力耦合分析[J]. 当代化工 2015(07)
    • [27].对旋转补偿器在供热管道设计中的应用探析[J]. 科技创新与应用 2014(03)
    • [28].耐高压自密封旋转补偿器的选型及应用[J]. 大氮肥 2014(05)
    • [29].旋转补偿器在供热管网中的应用实例[J]. 企业科技与发展 2012(23)
    • [30].浅谈旋转补偿器在城市热网工程的应用[J]. 科技资讯 2012(32)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

    基于图解稳定准则的时滞系统超前/滞后补偿器设计
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5