第2章 分数阶控制系统的数学基础<br> 本章内容为分数阶控制系统的数学基础,包括分数阶微积分和分数阶控制系统数学模型两个部分。<br> 分数阶微积分(Fractional Calculus)几乎与Newton-Leibniz传统微积分同时出现,最早可以追溯至Leibniz和Hospital在1695年的研究工作引,距今已经有三百多年的历史,然而由于各种实际应用与处理手段上的原因,分数阶微积分在几十年前依然停留在纯粹的理论研究阶段。直到20世纪晚期,计算技术的发展和工业技术要求的提高为分数阶微积分由理论阶段向实验及应用阶段的迈进提供了客观条件,分数阶微积分迅速在应用数学、医疗、材料和信息科学等许多基础研究领域得到广泛的应用。在控制科学方面,分数阶微积分方程可以用来很好地对分数阶控制系统进行数学描述,并在此基础上进行系统的动态和稳态性能分析。近二十年来利用分数阶微积分进行分数阶控制系统(Fractional-orderControl system)研究的成果表明,分数阶微积分已经成为分析研究分数阶控制系统的基本数学工具。<br> 分数阶微积分理论以研究函数的分数阶次导数与积分为基本出发点,主要包括分数阶微积分的几种基本定义形式,分数阶微积分的存在性与唯一性以及分数阶微积分的积分变换等内容。本章前三节将对这些内容作简要论述。<br> 分数阶控制系统已经出现多种模型形式,如时域与频域传递函数描述,状态空间描述,矩阵分式描述与多项式矩阵描述和神经网络模型等。
展开