单臂机器人模糊pid控制系统仿真.docVIP

单臂机器人模糊PID控制系统仿真 摘要：一般讲单臂机器人的工作环境复杂，精度要求高，一般控制方法难以满足控制需要。比如PID控制的算法简单、鲁棒性好，可靠性高，但由于参数整定复杂，经典PID算法往往适应新较差，性能欠佳。为了改善经典PID的这些缺陷，将模糊PID应用在机械臂控制器的力反馈回路中，利用MATLAB、Robotics工具箱和SIMULINK进行仿真，与经典的PID仿真结果比较，模糊PID能够获得更好的性能参数和控制效果。 关键词：单臂机器人 模糊PID 仿真 中图分类号:TP27 The Path Planning for Mobile Robot Based on the Fuzzy-PID control Abstract: Mobile robot must achieve the path tracking and obstacle avoidance in motion .Based on the principle of the visual navigation and the Fuzzy-PID control, makes researches of the mobile robot’s system architecture and kinematics model, on that basis, this thesis set up hardware platform of the system. The hardware system can quickly acquire the video, horizontal and vertical sync signals, can drive the motor efficiently, and achieve the avoidance and path tracking. On the basis of the hardware system, the thesis develop the software system of mobile robot, the software system consists of the image acquisition and processing subroutine, the steering engine’s Fuzzy-PHD control algorithm, the algorithm to measure electro motor and the motor’s Fuzzy-PID control algorithm. Finally, the joint debugging of the mobile robot’s software and hardware system, verifies the reliable and stability of the system, and the thesis achieve the mobile robot’s path tracking and obstacle avoidance by the joint debugging, the test of the mobile robot achieves the desired effect. Key words: Mobile robot Path identification Fuzzy-PID control Barrier detection 0 引言 在过去几十年间，机器人技术已经取得了巨大的进展，机器人已在社会生活的诸多领域发挥着日益重要的作用，对于机器人控制，人们已经提出了很多方法，比如自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。但这些方法大多仍是理论上的研究，一般工业和商用的机器人常用的仍然是PID控制策略。 这主要因为PID控制器的结构简单，平稳环境下控制效果好，鲁棒性强，在工业控制中使用广泛。但它对复杂环境下的非线性系统的效果并不理想。上世纪八十年代，出现了具有模糊控制的自整定参数的Fuzzy-PID控制调节器。这类控制器使用了模糊控制方法来优化PID控制器的参数，有较强的适应性。 力反馈回路是发挥其控制功能的重要组成部分。为了获得快速的系统响应、无超调响应，同时又能应对恶劣的工作环境。 1 PID控制原理 1.1 经典PID原理 在控制系统中，最广泛最常见的控制策略就是经典PID控制策略。PID控制是一种线性控制，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差： PID控制规律为： 式中， 为比例系数； 为积分时间常数； 为微分时间常数。 各矫正环节的作用大致如下： 比例环节，实现成比例的缩放，反应了系统的偏差信号，偏差一旦产生就立即产