摘要: 气动加载技术是日常生活中常用的技术手段之一，但由于气体具有可压缩性、流动状态复杂、易受温度影响的特性，以及气动加载设备存在的非线性和时滞性的影响，实现气动加载系统精确建模和控制具有一定的难度。本文为了提高一套气动变载荷力加载系统的... 展开 气动加载技术是日常生活中常用的技术手段之一，但由于气体具有可压缩性、流动状态复杂、易受温度影响的特性，以及气动加载设备存在的非线性和时滞性的影响，实现气动加载系统精确建模和控制具有一定的难度。本文为了提高一套气动变载荷力加载系统的建模和控制的精度，对该系统进行了分数阶建模和利用分数阶控制器进行了控制。具体研究内容和研究成果如下： 气动加载系统存在许多不确定性因素的影响。仅依靠数学建模难以获得精确的模型。文中给出了一种基于改进引力搜索算法的分数阶辨识建模算法，该方法具有建模精度高，建模速度快的优点。利用该算法对气动摩擦磨损试验机气动力加载部分进行了分数阶建模，获得了气动加载系统的分数阶模型。 分数阶PID控制器将整数阶PID控制器的微分和积分的整数阶次变为了非整数阶次，增强了控制器的灵活性，更适用于非线性系统的控制。文中简化了数字控制器的设计过程，并利用改进引力搜索算法对控制器参数实现了优化整定，提高了参数的精度。仿真和实验和传统整数阶PID控制效果进行了对比，证明了分数阶PID控制器能够有效增强跟踪信号的动态性能，提高控制精度。 由于装置实际加载过程中易受复杂干扰信号的影响，为了增强控制器的抗干扰能力，本文提出了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器，分析了控制器参数的作用，并对关键参数进行了优化整定。在对气动力加载过程的仿真和实验过程中加入了干扰信号。通过与其他控制器跟踪结果的对比，证明了分数阶PID改进型自抗扰控制器具有抗干扰能力强，鲁棒性强的优点。 收起