[发明专利]一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法

权利要求书

1.一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，包括：

对被控对象的阶跃响应进行数据采集；

假定一个被控对象的数学模型，并得到与采集到的数据误差最小的数学模型；

获取分数阶PID控制器的直接离散格式；

得到分数阶PID控制器的控制参数；

通过所述控制参数对被控对象进行控制。

2.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对被控对象的阶跃响应进行数据采集，包括：采用阶跃信号作为激励信号，采集被控对象的开环阶跃相应数据。

3.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对被控对象的阶跃响应进行数据采集之后，还包括：对采集到的数据进行预处理。

4.根据权利要求3所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对采集到的数据进行预处理，包括：对采集到的数据进行滑动均值滤波，选取适当的窗口，消除数据中的毛刺，得到被控对象的开环阶跃响应曲线。

5.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述与采集到的数据误差最小的数学模型，通过以下步骤得到：

利用量子粒子群优化算法寻找最优的模型系数；

拟合被控对象的开环阶跃响应曲线。

6.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述控制参数包括启动时单步控制参数最优的分数阶PID控制器的控制参数和稳定后的分数阶PID控制器的控制参数。

7.根据权利要求1或6所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述控制参数通过寻优算法得到。

8.一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制系统，其特征是，包括：

采集单元，配置用于对被控对象的阶跃响应进行数据采集；

建模单元，假定一个被控对象的数学模型，并得到与采集到的数据误差最小的数学模型；

第一运算单元，配置用于获取分数阶PID控制器的直接离散格式；

第二运算单元，配置用于得到分数阶PID控制器的控制参数；

输出单元，配置用于通过所述控制参数对被控对象进行控制。

9.一种设备，其特征是，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-7任一所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征是，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法。