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研究表明,分数阶微积分方程在控制领域更准确地描述复杂控制系统的数学模型。与传统的PID控制器相比,将分数阶PIγDμ控制器应用于网络远程控制系统,使系统具有更好的控制效果和延时性能。本文以分布式PEMFC电堆温度控制系统为研究对象,介绍了分数阶微积分的相关理论基础、PEMFC电堆温度控制系统建模过程、网络控制中的时延、模糊匹配控制等,提出并设计了一种基于模糊匹配规则且可调阶次的分数阶PIλDμ控制器,进行了对比仿真实验,验证了其稳定、可靠的控制性能和具有较好的时延特性,将其应用于质子交换膜燃料电池电堆温度控制系统中,取得了良好的控制效果。研究设计工作内容如下:(1)在时变分数阶微积分理论的基础上,采用改进的Oustaloup分数阶算子近似化方法并结合模糊匹配控制理论,设计了一种对任意微分算子阶次可调的PIλDμ控制器,简化了分数阶PIλDμ控制器的设计复杂程度,根据参数整定规则确定了分数阶PIλDμ控制器各环节系数,分析了可调参数对分数阶PIλDμ控制器控制性能的影响;对比整数阶PID控制器,仿真验证了分数阶PIλDμ控制器的稳定性和优越性。(2)将设计的可调分数阶PIλ0μ控制器应用于无刷直流电动机调速系统,采用转速电流双反馈PWM调速法建立了仿真模型,验证了可调分数阶PIλDμ控制器在变负载调速系统中取得更优的控制效果。基于质子交换膜燃料电池电堆工作原理和变流量温度控制系统变负载变转速的特点,将可调分数阶PIλDμ控制器调速的直流无刷水泵应用质子交换膜燃料电池电堆温度控制系统,利用Matlab/Simulink软件建立模型并仿真,分析温度控制系统性能能否满足设计需要。(3)研讨了时延在控制系统中的影响,描述了分数阶PIλDμ控制器在二阶时延系统中参数整定的方法;以质子交换膜燃料电池电堆温度控制系统简化模型为控制对象,研究了固定时延和随机时延对控制效果的影响;在Matlab/Simulink软件中,分别采用固定时延模块和随机时延模块在两种不同的控制器中进行仿真,验证了本文所设计的分数阶PIλDμ控制器时延特性更优。