基于超稳定理论的分数阶模型参考自适应控制器设计与应用

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1、ｐａｌｙ分类号密级ＵＤＣｌ＾又乂？香責恣矣ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶ巧ＳＩＴＹＯＦＳａＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕壬学位论文基于超穂定理论的分数阶模型参考自适应控制器设计与应用（题名和副题名）唐鹏亮（作者姓名）指名戚志东副教授学位类别工学硕去电机与电器学科名称研巧方向ＰＥＭＦＣ建模与自适应控制论巧較时间２０１７年１月注１；注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。硕±学位论文基于超稳定性理论的分数阶模型参考自适应控制器设计与应用作者：唐鹏亮

2、指导教师：戚志东副教授南京理工大学２０１７年１月ＳｃｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＭＡ．．ＤＤｅｓｉｎａｎｄＡｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｒａｃｔｉｏｎａｌｇｐｐＯｒｄｅｒＭｏ３ｅｌＲｅ化ｒｅｎｃｅＡｄａｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｐＢａｓｅｄｏｎＨｅｒｓｔａｂｉｌｉｔｈｅｏｒｙｐｙＴｙＢｙＰｅｎｌｉａｎＴａｎｇｇｇＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｙｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏ．ＺｈｉｄｏｎｉｐＡｆｇＱＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＪａｎｕａｒ２０１７

3、ｙ，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研巧成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。嚇％又口／７年３月研究生签名；３／曰节学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可向有关部口或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，

4、按保密的有关规定和程序处理。研究生签名；／潭處余Ｗ７年＾月邪硕±学位论文基于超稳定性理论的分数阶模型参考自适应控制器设计与应用搞要模型参考自适应控制器（ＭｏｄｅｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＲＡＣ）在工程实际中应用广泛一，为获得更加优异的性能而对其控制策略进行分数阶延伸，具有定的理论和实际意义。针对目前分数阶ＭＲＡＣ设计方法中存在的稳定性问题，及控制策略选取复杂和适用范围局限的现状，本文基于Ｐｏｐｏｖ超稳定性理论给出了分数阶ＭＲＡＣ的设计方法，并通过非线性前馈／状态反馈（Ｎｏ

5、ｎｌｉｎｅａｒＦｅｅｄｆｅｒｗａｒｄ／ＳｔａｔｅＦｅｅｄｂａｃｋ，ＦＦ／ＦＢ）一。变换将其适用对象推广到类非线性系统同时，将所得成果应用到质子交换膜燃料电池（ＰｒｏｔｏｎＥｘｃｈａｎｇｅＭｅｍｂｒａｎｅＦｕｅｌＣｅｌｌ，ＰＥＭＦＣ）的热管理系统中。本文的主要内容有：１．基于Ｐｏｐｏｖ超稳定性理论Ｗ及分数阶微积分的定义和性质，证明了在改变分数阶ＭＲＡＣ控制律积分阶次时，控制系统仍能满足超稳定性定理，且类比于整数阶控制器常用的基于状态变量和输入－ＡＣ的具体设计输出两类设计方法，给出了分数阶ＭＲ过程。２．基于微分几

6、何理论，利用相对阶概念对干扰进行分类，提出了具有可测干扰的ＭＩＭＯ非线性系统的线性化方法一非线性前馈／状态反馈Ｎｏｎｅａｒｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ／ＳａｔｅｌｉｎＦｔ（一ＦｅｅｄｂａｃｋＦＦ／ＦＢ，将控制器的适。，）变换用对象成功拓展到类非线性系统３．Ｗ５ｋＷ水冷型ＰＥＭＦＣ发电系统为研究对象，建立了ＰＥＭＦＣ热管理系统的温度模型，，通过ＦＦ／ＦＢ变换，有效实现了温度模型的线性化；同时为满足温度控制对精度和鲁棒性的要求，设计了分数阶ＭＲＡＣ，该控制器改善了控制系统的动态性能，提高了其抗干扰能力。，关键词：分数阶微积分，超稳定

7、性理论，ＭＲＡＣ，线性化ＰＥＭＦＣ，温度控制ＩＡｂｓｔｒａｃｔ硕ｚｔ学位论文ＡｂｓｔｒａｃｒｔＭｏｄｅｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏＵｅｒ（ＭＲＡＣ）ｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｒａｃｔｉｃｅ．Ｓｏｉｔｓｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｒａｃｔｉｃａｌｓｉｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｅｘｔｅｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅ化ｔｈｅｐｐｇｇｙｆｉｅｌｄｏｆｆｒａｃｔｉｏｎａｌｃａｌｃｕｌｕｓ纪ｒｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｉｉｃ

8、ｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎ