基于模糊PID的全方位移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制

作者：時(shí)間：2011-12-18 來源：網(wǎng)絡(luò)

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2 基于模糊 PID的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)
目前，常規(guī)PID控制器已被廣泛的應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域。但常規(guī)PID控制器不具備在線整定控制參數(shù)kp、ki、kd的功能，不能滿足系統(tǒng)在不同偏差對(duì)e以及偏差值的變化率ec對(duì)PID參數(shù)的自整定要求，因而不適用于非線性系統(tǒng)控制。
文中結(jié)合本運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，設(shè)計(jì)采用模糊PID控制方法來實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)機(jī)器人車輪轉(zhuǎn)速大范圍誤差調(diào)節(jié)，將模糊控制和PID控制結(jié)合起來構(gòu)成參數(shù)模糊自整定PID算法用于伺服電機(jī)的控制，使控制器既具有模糊控制靈活而適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)，使運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)兼顧了實(shí)時(shí)性高、魯棒性強(qiáng)及穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并可通過模糊控制規(guī)則庫(kù)的擴(kuò)充，為該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方便添加其他功能。
2．1 參數(shù)模糊自整定PID的結(jié)構(gòu)
模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)的輸入為控制器給定輪速，反饋值為電機(jī)光電碼盤反饋數(shù)字量，△kp、△ki、△kd為修正參數(shù)。PID控制器的參數(shù)kp、ki、kd由式(3)得到

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/161320.htm

由此，根據(jù)增量式PID控制算法可得到參數(shù)自整定PID控制器的傳遞函數(shù)為

2．2 速度控制輸入輸出變量模糊化
在此速度控制器中的輸入為實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差值e，以及偏差值的變化率ec，輸出量為PID參數(shù)的修正量△kp、△ki、△kd。它們的語(yǔ)言變量、基本論域、模糊子集、模糊論域及量化因子如表1所示。

模糊變量E和EC以及輸出量△KP、△KI、△KD的語(yǔ)言變量和論域確定后，必須對(duì)模糊語(yǔ)言變量確定其隸屬度。常用的隸屬函數(shù)有B樣條基函數(shù)、高斯隸屬函數(shù)、三角隸屬函數(shù)等，考慮到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便及實(shí)時(shí)性的要求，文中采用三角隸屬函數(shù)。
2．3 參數(shù)自整定規(guī)則
模糊控制設(shè)計(jì)的核心是總結(jié)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識(shí)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊規(guī)則表，得到針對(duì)kp，ki，kd這3個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制表。根據(jù)kp，ki，kd這3個(gè)參數(shù)分別的作用，可制定模糊控制規(guī)則，以kp。為例，列規(guī)則如表2，ki，kd可類似推出。