分数阶系统内模控制器设计与性能优化

"该文是关于分数阶系统内模控制器设计的研究论文，由张博、赵志诚和王元元于2013年在太原科技大学学报发表。文章提出了一种新的分数阶内模控制器设计方法，通过采用单纯形法简化复杂的分数阶模型，并在此基础上设计内模控制器，优化滤波器参数。仿真结果证实了这种方法的有效性，能够提升系统的跟踪特性、扰动抑制能力和鲁棒性。关键词包括分数阶、内模控制、模型简化、跟踪特性与鲁棒性。" 本文关注的是分数阶系统的控制策略，特别是内模控制器的设计。传统的PID控制器虽然广泛使用，但在应对高精度、强鲁棒性需求时可能存在局限。分数阶PID控制器（PIDμ, PIDλ）引入了微分阶次和积阶次的概念，扩展到复数域，为提升系统性能开辟了新的途径。然而，分数阶控制器的参数整定仍然是一个挑战。 文中介绍了一种新的设计方法，首先利用单纯形法简化分数阶模型，降低了计算复杂性，接着将内模控制理论应用于简化后的模型，设计出的控制器能够改善系统的动态性能。内模控制是一种有效的控制策略，它能够确保系统对参考输入的精确跟踪，并能有效地抑制外部扰动。 仿真结果表明，这种方法简化模型的过程既简单又有效，基于简化模型设计的控制器可以显著提高系统的跟踪特性、扰动抑制能力和整体鲁棒性。这为实际工程应用提供了新的可能性，尤其是在那些需要高度稳定性和快速响应的系统中。 文献回顾部分提到了其他研究工作，如基于幅值裕量和相角裕量的参数整定方法、复平面根轨迹分析以及实证实验，这些研究都进一步证明了分数阶控制器的优势。尽管分数阶控制器在参数整定上存在困难，但通过模型简化和优化，可以克服这些挑战，实现更高效和精准的控制。 这篇论文对分数阶系统的控制理论做出了贡献，提出了一种新的内模控制器设计方法，旨在解决传统方法中的计算复杂性和参数整定难题，从而提升系统性能。这一研究成果对于深化理解分数阶控制理论以及在实际系统中的应用具有重要意义。