基于模糊PID的全方位移动机器人运动控制

作者：时间：2011-12-18来源：网络收藏

2 基于模糊 PID的运动控制器设计
目前，常规PID控制器已被广泛的应用于自动化领域。但常规PID控制器不具备在线整定控制参数kp、ki、kd的功能，不能满足系统在不同偏差对e以及偏差值的变化率ec对PID参数的自整定要求，因而不适用于非线性系统控制。
文中结合本运动控制系统的实际运行条件，设计采用模糊PID控制方法来实现快速移动 机器人车轮转速大范围误差调节，将模糊控制和PID控制结合起来构成参数模糊自整定PID算法用于伺服电机的控制，使控制器既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点，使运动控制系统兼顾了实时性高、鲁棒性强及稳定性等设计要点，并可通过模糊控制规则库的扩充，为该运动控制系统方便添加其他功能。
2．1 参数模糊自整定PID的结构
模糊PID控制系统结构如图2所示，系统的输入为控制器给定轮速，反馈值为电机光电码盘反馈数字量，△kp、△ki、△kd为修正参数。PID控制器的参数kp、ki、kd由式(3)得到

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/161320.htm

由此，根据增量式PID控制算法可得到参数自整定PID控制器的传递函数为

2．2 速度控制输入输出变量模糊化
在此速度控制器中的输入为实际转速与设定转速的偏差值e，以及偏差值的变化率ec，输出量为PID参数的修正量△kp、△ki、△kd。它们的语言变量、基本论域、模糊子集、模糊论域及量化因子如表1所示。

模糊变量E和EC以及输出量△KP、△KI、△KD的语言变量和论域确定后，必须对模糊语言变量确定其隶属度。常用的隶属函数有B样条基函数、高斯隶属函数、三角隶属函数等，考虑到设计简便及实时性的要求，文中采用三角隶属函数。
2．3 参数自整定规则
模糊控制设计的核心是总结工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到针对kp，ki，kd这3个参数分别整定的模糊控制表。根据kp，ki，kd这3个参数分别的作用，可制定模糊控制规则，以kp。为例，列规则如表2，ki，kd可类似推出。