全方位移動(dòng)機(jī)器人模糊PID運(yùn)動(dòng)控制研究
因?yàn)檩喿訛閷?duì)稱分布,常數(shù)δ為45。,故得到全向移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型:本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/163808.htm
P為轉(zhuǎn)換矩陣。
這樣,就可以將機(jī)器人整體期望速度解算到4個(gè)輪子分別的速度,把數(shù)據(jù)傳送到控制器中,可以完成對(duì)機(jī)器人的控制。
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)忌kp,k1,kD的功能,不能滿足系統(tǒng)的不同偏差對(duì)e和偏差值變化率ec及對(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。
結(jié)合該運(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)框圖如圖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,ΔkP,Δk1,ΔkD為修正參數(shù)。PID控制器的參數(shù)kP,k1,kD。由式(3)得到(kP',k1',kD'為PID參數(shù)初值):
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
該速度控制器的輸入為實(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ΔkP,Δk1,ΔkD。它們的語言變量、基本論域、模糊子集、模糊論域及量化因子如表1所示。
在模糊變量E和EC以及輸出量ΔKP,ΔK1,ΔKD,的語言變量和論域確定后,首先必須確定模糊語言變量的隸屬度。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)簡便及實(shí)時(shí)性的要求,采用了三角隸屬函數(shù)。
評(píng)論