控制理论与应用

作者：许宇宏,李创,唐荣年,陈阳泉

单位：海南大学机电工程学院,海南大学机电工程学院,海南大学机电工程学院,加州大学默塞德分校机械工程学院(MESA实验室)

关键词：分数阶算子近似函数; 零极点变化规律; 频率扩展; 分数阶电路设计

基金：海南省重大科技项目(ZDKJ2020013), 国家重点研发计划项目(2021YFB1507104), 国家自然科学基金项目(61803131)资助.

分数阶算子的传递函数一般由近似算法得到, 本文通过调整传递函数的零极点值, 对CFE近似函数的有效频率区间进行了扩展, 提高了Oustaloup方法的近似精度. 选择参数可调的 OTA元件设计了两种分数阶电路结构. 在设计高阶算子时, 传递函数式电路的结构相对简单, 零极点式电路的参数设计方便. 本文提出了传递函数式电路结构的参数设计规则, 将电路传递函数进行了简化. 在电路仿真与实验部分, 使用SPICE模型搭建电路, 设计了两种结构在不同分数阶算子下的电路参数, 本文进行了仿真与实际电路的对比验证. 根据频率响应结果, 所设计的两种电路结构能较好的模拟分数阶算子的特性, 电路的工作频率可扩展至原本的1000倍.

来源：2025年第6期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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