分数阶PID控制新方案：设定点滤波器提升干扰抑制性能

"本文提出了一种改进的抗扰控制设定点滤波器型2DOF分数阶PID控制系统设计方案，旨在优化干扰抑制和设定点跟踪性能。通过结合FOPID控制器和一阶预滤波器，设计策略实现了动态性能的提升。预滤波器功能用于平衡干扰抑制与阶跃响应之间的设计权衡。通过采用修改后的随机搜索算法，同时优化FOPID控制器和预滤波器的参数，以寻找最佳的设定点滤波器型2DOF FOPID控制器设计，从而实现更好的阶跃响应性能和更高的抗扰能力。作者通过示例展示了这种方法的有效性。" 本文关注的是分数阶PID（FOPID）控制器在控制系统中的应用，这是一种针对非整数阶动力学模型的控制策略。与传统的整数阶PID控制器相比，FOPID控制器能更好地模拟现实世界的复杂系统行为，并且已经证明可以提供更优的控制性能。为了进一步提升FOPID控制系统的闭环性能，文章提出了一个两度-of-freedom（2DOF）的系统设计方案，其中包含了一个设定点滤波器。 设定点滤波器在2DOF FOPID控制系统中起到关键作用，它不仅执行FOPID控制器的调谐，还作为一个一阶预滤波器，专门处理干扰抑制和阶跃响应之间的设计挑战。预滤波器的设计目的是在不牺牲系统稳定性的情况下，优化这两方面的性能。为了找到最佳的滤波器配置，研究人员使用了修改过的随机搜索算法，该算法可以同时优化FOPID控制器和预滤波器的参数，以实现最佳的控制性能。 文章中提到的随机搜索算法是一种优化方法，它在大量的可能解中寻找最优解，适用于多变量和非线性问题。在这个特定的应用中，算法被用来寻找既能增强抗扰能力又能改善设定点跟踪的控制器参数组合。 通过具体的示例分析，作者展示了提出的元启发式设计方法的效率和实用性，这为实际工程应用提供了有价值的参考。这项研究为复杂系统控制提供了一种新的、有潜力的解决方案，特别是对于那些需要高效抗扰和快速设定点响应的系统。