基于模糊PID的全方位移動機器人運動控制
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2 基于模糊PID的運動控制器設計
目前，常規(guī)PID控制器已被廣泛的應用于自動化領域。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e以及偏差值的變化率ec對PID參數(shù)的自整定要求，因而不適用于非線性系統(tǒng)控制。
文中結合本運動控制系統(tǒng)的實際運行條件，設計采用模糊PID控制方法來實現(xiàn)快速移動機器人車輪轉速大范圍誤差調節(jié)，將模糊控制和PID控制結合起來構成參數(shù)模糊自整定PID算法用于伺服電機的控制，使控制器既具有模糊控制靈活而適應性強的優(yōu)點，又具有PID控制精度高的特點，使運動控制系統(tǒng)兼顧了實時性高、魯棒性強及穩(wěn)定性等設計要點，并可通過模糊控制規(guī)則庫的擴充，為該運動控制系統(tǒng)方便添加其他功能。
2．1 參數(shù)模糊自整定PID的結構
模糊PID控制系統(tǒng)結構如圖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://www.ljygm.com/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際轉速與設定轉速的偏差值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的語言變量和論域確定后，必須對模糊語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，考慮到設計簡便及實時性的要求，文中采用三角隸屬函數(shù)。
2．3 參數(shù)自整定規(guī)則
模糊控制設計的核心是總結工程設計人員的技術知識和實際操作經驗，建立合適的模糊規(guī)則表，得到針對kp，ki，kd這3個參數(shù)分別整定的模糊控制表。根據(jù)kp，ki，kd這3個參數(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。
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