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(zhuǎn)速大范圍誤差調(diào)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.biyoush.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(zhuǎn)速與設定轉(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(jīng)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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