分数阶控制器设计方法与振动抑制性能分析
出版时间：2014年
内容简介
《分数阶控制器设计方法与振动抑制性能分析》从分数阶微积分发展、相关分数阶基本理论、基于函数逼近理论的分数阶微积分算子逼近、分数阶控制器的数字实现、基于神经网络的分数阶控制器参数整定及分数阶控制器在电机振动抑制方面应用等方面对分数阶干扰观测器设计与仿真、分数阶控制器设计、频率特性分析及对电机振动抑制性能分析等进行了具体详细的阐述，为分数阶控制器的设计、分析及应用提供了理论与实践基础。
目录
前言第1章 绪论1.1 分数阶微积分发展概述1.2 分数阶微积分定义发展简介1.2.1 各种定义的提出1.2.2 存在的分歧1.3 分数阶微积分在控制领域中的应用1.4 分数阶微积分与整数阶微积分的比较本章小结参考文献
第2章 相关分数阶微积分理论基础2.1 引言2.2 特殊函数2.2.1 Ganmaa函数2.2.2 Bata函数2.2.3 Mittag-Leffler函数2.3 三种分数阶微积分吋域定义2.3.1 Grunwald-Letnikov分数阶微积分定义2.3.2 Riemann-Liouville分数阶微积分2.3.3 Caputo分数阶微积分定义2.4 相关分数阶微分性质2.4.1 线性性质2.4.2 分数阶微分的Leibniz规则2.4.3 趋近于下限的分数阶微分状态2.4.4 远离下限的分数阶微分状态2.5 分数阶微分的Laplace变换2.5.1 Laplace变换基本知识回顾2.5.2 Riemann-Liouville分数阶微分的Laplace变换2.5.3 Caputo分数阶微分的Laplace变换2.5.4 Grunwald-Letnikov分数阶微分的Laplace变换2.6 线性时不变分数阶系统2.6.1 线性时不变系统的分数阶微分方程及其求解2.6.2 分数阶线性时不变系统的描述2.6.3 分数阶线性时不变系统可观测性与可控性2.6.4 分数阶线性时不变系统稳定性2.7 分数阶线性时不变系统稳定性分析举例2.7.1 多值函数特性在Riemann平面中的表达2.7.2 极点位置与时间响应的关系2.7.3 分数阶系统在频率域的稳定性分析本章小结参考文献
第3章 分数阶微积分算子的近似方法3.1 直接离散化方法3.1.1 常用生成函数3.1.2 连分式展开法3.1.3 Euler生成函数连分式展开法3.1.4 Tustin生成函数连分式展开法3.1.5 Al-Alaoui生成函数连分式展开法3.1.6 三种生成函数连分式展开法的逼近效果对比3.2 间接离散化方法3.2.1 Oustaloup方法3.2.2 逼近阶次的选择本章小结参考文献
第4章 基于函数逼近理论的分数阶微积分算子近似方法4.1 函数逼近4.1.1 函数逼近的基本概念4.1.2 最佳一致逼近4.2 基于最佳有理逼近的分数阶微积分算子近似方法4.2.1 最佳有理逼近定义与存在性引理4.2.2 分数阶积分算子的最佳有理逼近4.2.3 算法验证4.2.4 分数阶微分算子的最佳有理逼近4.3 基于联合最优有理逼近的分数阶微积分算子近似方法4.3.1 联合最优有理逼近的定义4.3.2 算法步骤4.3.3 算法验证本章小结参考文献
第5章 分数阶PIαDβ控制器设计方法5.1 基于直接离散化方法的分数阶控制器设计5.1.1 基于Tustin算子的分数阶PIαDβ控制器设计5.1.2 基于Al-Alaoui算子的分数阶PIαDβ控制器设计5.2 基于间接离散化方法的分数阶PIαDβ控制器设计5.2.1 设计步骤5.2.2 设计实例15.2.3 设计实例2本章小结参考文献
第6章 基于神经网络的分数阶PIαDβ控制器参数整定6.1 神经网络的基础理论6.1.1 神经网络定义6.1.2 神经元的结构模型6.1.3 人工神经网络结构模型6.2 BP神经网络6.2.1 BP神经网络的定义及结构6.2.2 BP神经网络的学习过程6.2.3 BP神经网络特点简介6.2.4 BP神经网络隐层结构节点选择的原则6.3 基于BP神经网络的分数阶PIαDβ控制器结构与参数整定原理6.3.1 基于BP神经网络的分数阶PIαDβ控制器结构6.3.2 神经网络结构的确定6.4 基于BP神经网络的分数阶PIαDβ控制器参数整定算法6.4.1 神经网络各层输出计算6.4.2 基于误差反向传播的网络权系数修正算法本章小结参考文献
第7章 基于MATLAB的分数阶PIαDβ控制器设计平台7.1 控制器设计平台的结构化设计7.2 控制器设计平台简介7.2.1 控制器设计平台功能简介7.2.2 控制器设计平台功能模块简介7.3 平台软件设计与实现7.3.1 静态界面的设计与创建7.3.2 分数阶积分算子有理逼近函数生成模块的设计7.3.3 控制器传递函数生成模块的设计7.3.4 软件中参数传递方法说明本章小结参考文献
第8章 交流电机调速系统测控平台的设计与实现8.1 测控平台功能简介8.2 测控平台硬件的设计与实现8.2.1 总体设计8.2.2 转速信号采集电路8.2.3 电压信号采集电路8.2.4 振动信号采集电路8.2.5 电流信号采集电路8.2.6 控制电流输出外部接线8.3 测控平台的软件设计与实现8.3.1 总体设计8.3.2 控制器算法实现8.3.3 转速反馈程序设计与实现8.3.4 电压反馈程序设计与实现8.3.5 控制面板程序设计与实现8.3.6 频谱分析程序设计与实现8.3.7 振动信号检测程序设计与实现本章小结
第9章 变频调速下的交流电机振动频谱特征9.1 变频器驱动的异步电机谐波分析9.1.1 变频器输出电压谐波分析9.1.2 异步电机谐波转矩分析9.2 变频调速下的交流电机振动频谱特征分析9.2.1 调压器与变频器驱动下电机频谱对比分析9.2.2 变频器载波频率对电机振动的影响本章小结参考文献
第10章 分数阶PIαDβ控制器振动抑制性能分析10.1 引言10.2 电机振动与定子电流频谱对比分析10.2.1 低频段频谱对比10.2.2 中、高频段电机振动频谱分析10.2.3 载波段频谱对比10.3 基于不同控制算法的振动频谱分析10.3.1 低频段频谱对比10.3.2 载波段振动与电流频谱分析10.4 分数阶控制器的振动抑制机理分析10.4.1 交流电机的电磁转矩与定子电流的关系10.4.2 分数阶PIαDβ控制器振动抑制性能分析本章小结参考文献
第11章 分数阶干扰观测器11.1 二自由度PID控制的概念11.2 二自由度控制系统简介11.2.1 一自由度控制系统11.2.2 二自由度控制系统11.3 几种二自由度控制系统结构简介11.3.1 基于自适应控制理论的二自由度控制系统结构11.3.2 基于内模控制的二自由度控制系统结构11.3.3 基于干扰观测器的二自由度控制系统结构11.3.4 多类型二自由度PID控制11.4 干扰观测器原理及鲁棒性分析11.4.1 干扰观测器设计原理11.4.2 干扰观测器鲁棒性分析11.5 整数阶Q滤波器设计11.5.1 Q滤波器设计基本原则11.5.2 Q滤波器的带宽设计11.5.3 Q滤波器的阶次设计11.6 仿真举例11.7 分数阶Q滤波器及其设计方法分析11.7.1 分数阶Q滤波器介绍11.7.2 分数阶Q滤波器设计11.8 分数阶干扰观测器仿真验证11.8.1 仿真实验系统的数学模型11.8.2 分数阶干扰观测器的设计11.8.3 分数阶干扰观测器的数字实现11.8.4 分数阶干扰观测器与整数阶PI控制器的比较11.9 分数阶干扰观测器Simulink仿真本章小结参考文献
