基于超穩(wěn)定理論的分數(shù)階模型參考自適應控制器設(shè)計與應用.pdf

1、模型參考自適應控制器(Model Reference Adaptive Controller，MRAC)在工程實際中應用廣泛，為獲得更加優(yōu)異的性能而對其控制策略進行分數(shù)階延伸，具有一定的理論和實際意義。針對目前分數(shù)階MRAC設(shè)計方法中存在的穩(wěn)定性問題，以及控制策略選取復雜和適用范圍局限的現(xiàn)狀，本文基于Popov超穩(wěn)定性理論給出了分數(shù)階MRAC的設(shè)計方法，并通過非線性前饋/狀態(tài)反饋(Nonlinear Feedforward/State

2、Feedback，F(xiàn)F/FB)變換將其適用對象推廣到一類非線性系統(tǒng)。同時，將所得成果應用到質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)的熱管理系統(tǒng)中。本文的主要內(nèi)容有:
　　1.基于Popov超穩(wěn)定性理論以及分數(shù)階微積分的定義和性質(zhì)，證明了在改變分數(shù)階MRAC控制律積分階次時，控制系統(tǒng)仍能滿足超穩(wěn)定性定理，且類比于整數(shù)階控制器常用的基于狀態(tài)變量和輸入-輸出兩類設(shè)計方法，給出

3、了分數(shù)階MRAC的具體設(shè)計過程。
　　2.基于微分幾何理論，利用相對階概念對干擾進行分類，提出了具有可測干擾的MIMO非線性系統(tǒng)的線性化方法—非線性前饋/狀態(tài)反饋(Nonlinear Feed forward/StateFeedback，F(xiàn)F/FB)變換，將控制器的適用對象成功拓展到一類非線性系統(tǒng)。
　　3.以5kW水冷型PEMFC發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，建立了PEMFC熱管理系統(tǒng)的溫度模型，通過FF/FB變換，有效實現(xiàn)了溫度模