全方位移動機器人模糊PID運動控制研究

P為轉(zhuǎn)換矩陣。
這樣，就可以將機器人整體期望速度解算到4個輪子分別的速度，把數(shù)據(jù)傳送到控制器中，可以完成對機器人的控制。

2 基于模糊PID的運動控制器設(shè)計
目前，常規(guī)PID控制器已被廣泛應(yīng)用于自動化領(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e和偏差值變化率ec及對PID參數(shù)的自整定要求，因而不適用于非線性系統(tǒng)控制。
結(jié)合該運動控制系統(tǒng)的實際運行條件，設(shè)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(jié)合起來構(gòu)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(yīng)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(shè)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(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)計簡便及實時性的要求，采用了三角隸屬函數(shù)。