移动机器人智能路径跟踪系统的应用研究

介绍了一种用于移动机器人路径跟踪控制系统中参数自调整的模糊PID控制器.给出了参数自调整的原则、模糊PID控制算法,阐述了参数自调整模糊PID控制器的工作原理、特点及组成,并通过仿真实验与常规PID控制对比,结果表明了移动机器人路径跟踪控制系统具有超调小、响应快、调节时间短等较高的控制精度和良好的动态品质及鲁棒性,从而证明了该模糊PID控制算法对移动机器人路径跟踪控制的有效性.     

轮式移动机器人的模糊轨迹跟踪控制

文章针对实际的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题提出了一种解决方法。利用模糊控制器实现对移动机器人的轨迹控制,并进行了计算机仿真和实际的轮式移动机器人的轨迹控制实验,将控制效果与传统的PID控制器的控制结果进行比较,结果表明了模糊控制在机器人轨迹跟踪问题上具有很好的性能。     

基于差分进化遗传优化的移动机器人轨迹跟踪控制

为了提高轮式移动机器人的轨迹跟踪精度,提出了一种基于差分进化遗传优化的轮式移动机器人轨迹跟踪控制器。首先,针对四轮机器人建立了运动学模型;接着,以移动机器人的侧向距离和航向偏角作为控制变量,构建了机器人的轨迹跟踪PID控制器;最后,利用差分进化遗传算法实现了控制器参数的整定优化。轨迹跟踪测试结果表明,与其他控制器相比,基于差分进化遗传优化的控制器的控制精度得到了进一步提高,从而验证了控制器的有效性。     

芯片级PCR仪温度模糊PID控制器设计与仿真

针对一款新型芯片级PCR仪温度智能控制系统,提出了一种基于模糊自整定PID控制算法实现该智能温度控制系统的温度快速跟踪及其控制。文中通过建立二输入三输出的自整定模糊控制器,并与经典PID控制器及其芯片级PCR仪温控系统结合起来,构建了芯片级PCR仪温度模糊PID控制系统仿真模型。仿真结果表明:模糊自整定PID控制器算法相对于普通的PID控制器算法,能大幅度地减小温度的超调量,有效实现芯片级PCR仪温度控制系统温度的精准控制,同时,该算法具有更强的鲁棒性,易于实现。     

基因芯片PCR温度模糊自整定PID控制算法的研究

在核酸扩增反应仪中,基因芯片核酸扩增反应过程要求实现温度高精度快速跟踪控制,常规温控方案和算法难以实现.将模糊推理系统与常规PID控制方式相结合,采用模糊自整定PID控制算法实现了温度快速跟踪控制.实验结果表明:模糊自整定PID控制算法比常规PID算法具有更强的鲁棒性,能够克服控制对象热惯性参数时变性的影响,降低了输出温度最大超调量,提高了稳态精度.     

PID参数模糊自整定控制器的设计与研究

在常规PID控制和模糊控制研究的基础上,提出了一种PID参数模糊自整定控制器,采用模糊推理对PID控制器的控制参数进行在线调整,给出了参数整定的基本原则。并用MATLAB中SIMULINK和FUZZY工具箱对三种控制方式进行了仿真。仿真结果表明,PID参数模糊自整定控制器的控制性能优于常规PID控制和模糊控制,具有良好的抗干扰性和鲁棒性。     

基于模糊自整定PID方法的滞后系统的控制研究

本文针对电阻炉这个特定的对象,选择了常规PID控制、加入Smith补偿的PID控制和模糊自整定PID控制三种控制方案,用MATLAB的SIMULINK仿真工具软件分别对其进行仿真比较,从而选出合乎要求的解决方案,提出一种比较完善的模糊PID控制器参数自整定算法。在利用MATLAB仿真工具对模糊自整定PID控制器的性能作了研究之后,仿真结果表明,明显优于传统PID控制,具有超调量小、过渡时间短、稳定性好、适应性强等特点,能够达到预期的控制效果。     

移动机器人运动过程的模糊自整定PID控制及实现

移动机器人的运动控制涉及到控制功能、算法及其在硬件和软件上的实现。移动机器人的环境一直处于变化之中,其控制主要集中在左、右驱动轮的独立控制,提高控制精度、响应速度以及运动过程的轨迹精度是控制的难点。提出将模糊自整定PID控制应用于复杂的移动机器人的运动轨迹控制,在建立模糊控制规则的基础上,根据速度偏差的不同,调整控制要求。进一步建立模糊变量的隶属度表,根据隶属函数曲线斜率的不同选择不同分辨率的模糊集。建立了模糊控制表,根据接收的控制量查表得出控制结论。通过在移动机器人平台上使用三角形路径跟踪的方式,对比纯PID控制,模糊自整定PID控制有效提高了轨迹跟踪精度。     

基于FPGA的模糊自整定PID控制器的研究

提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊自整定PID控制器设计方法。首先，借助Matlab系统仿真工具，优化得出模糊自整定PID参数的模糊推理规则和控制器算法结构。然后，进行控制器的VHDL分层设汁，作为单一控制器芯片，重点编程实现和时序仿真：模糊逻辑推理、模糊自整定PID算法、数据缓存和I／O接口控制。最后，在一个具体的FPGA芯片上实现该控制器，并在此基础上进行系统实验。实验结果表明：FPGA作为单一控制器实现模糊自整定PID控制编程规范、时序验证方便、系统修改灵活，且基本无须改动硬件，是实现单片或小系统智能控制策略的一种新的有效途径。     

交流伺服系统中PID参数模糊自整定控制器

为了改善以交流永磁同步电机为控制对象的伺服系统性能,在PID控制规律和模糊控制算法研究的基础上,提出了一种PID参数模糊自整定控制器。利用模糊推理方法建立了模糊控制规则,对交流伺服电机控制中的PID参数实现了自整定,并在Matlab中进行了仿真。仿真结果表明,该控制器改善了常规PID控制器的性能,使伺服系统具有良好的动、静态性能。     

自平衡两轮机器人的控制系统设计

介绍了基于LF2407A DSP的两轮机器人控制器的设计,以及电机控制PID算法。利用这个控制器实现了对两轮机器人样机的轨迹控制。     

自主移动机器人巡线控制系统设计与实现

针对自主移动机器人传统巡线控制中存在的不足,主要完成了机器人控制系统的设计。在使用灰度传感器采集地面轨迹信息的同时,引入角度传感器对行进方向的角度信息进行采集;设计了PID控制加模糊控制的复合控制器,并给出复合控制器算法。在此基础上建立实验系统,仿真结果证明:该控制系统不仅克服了传统巡线控制中单一传感器采集信息不全的缺点,而且有效解决了机器人在遇到大信号时传统PID控制响应时间长、系统不稳定的问题。     

基于模糊PID位置控制的气伺服系统

为了提高太阳电池移载机械手的控制精度,减少超调量,针对常规PID控制器参数整定不良,性能欠佳的问题,结合模糊控制技术,设计了一种模糊PID控制器,制定了模糊控制规则,并建立了控制规则表与隶属度函数。最后,运用Matlab进行了仿真,仿真结果表明：该模糊自整定控制器既具有控制精度高、超调量小的优点,又具有模糊控制速度快、适应性强的特点,实现了PID控制器参数的在线调整,使被控对象具有良好的动、静态特性。     

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。     

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。     

一种轮式移动机器人实时速度估计方法

环境和机器人自身的不确定性影响轮式移动机器人的轨迹跟踪控制性能,此时仅仅使用里程计往往不能正确表达机器人的状态信息。在无速度传感器的情况下,讨论了使用加速度传感器和位置传感器的输出实时估计轮式移动机器人的速度。首先使用滑模观测器进行里程计信号处理,然后对车体加速度信号进行带通滤波提取车体扰动信息,通过频域融合信号表达轮式移动机器人的速度,并针对正交轮式全方位移动机器人进行了轨迹跟踪控制研究。试验结果表明采用融合数据可以更准确提供机器人的状态信息并得到更好的控制性能。     

一类切换模糊PID控制器设计及其仿真

提出了一类高动态性能切换模糊PID控制器设计方法.通过对传统PID控制中比例控制和微分控制作用的分析,结合模糊PID控制器鲁棒性能和自适应性好的优点,设计了一类新的模糊控制器.由于该类控制器先后经历比例控制,微分控制和模糊PID控制的切换,使被控系统不仅具有一般模糊PID控制器的所具有的良好的鲁棒性能和自适应性,而且与一般模糊控制器相比具有更小的超调量和调节时间,是一类动态性能良好的控制器.最后将该控制器应用于一伺服系统进行仿真对比,并给出了Simulink仿真框图.仿真结果说明了该控制器的优越性.     

基于Backstepping的轮式移动机器人镇定研究与实验验证

根据轮式移动机器人的运动学模型,基于Back-stepping方法,构造了轮式移动机器人镇定系统的李雅普诺夫函数,并通过使李雅普诺夫函数负定,设计了移动机器人镇定控制律.轮式移动机器人的仿真实验以及实际的控制实验表明,该方法能使轮式移动机器人的伍姿从任意θ(0)≠0的初始状态渐近收敛到原点.     

Assumed model feedforward sliding mode control for a wheeled mobile robot with 3-DOF manipulator systems

In this paper, a three wheeled mobile platform with a 3-DOF manipulator was designed and its dynamic model has been constructed and a Sliding mode control (SMC) with the kinematic control is designed to follow the designed position trajectory for a mobile manipulator. Next, an assumed dynamic model of each system is used to design sliding mode controller in order to replace the modelbased control and adaptive estimation for unknown dynamic parameters. The stability of the proposed control scheme has been proved by Lyapunov theory. The effectiveness and accuracy of the proposed algorithm has been verified by simulations and practical experiments for the developed mobile manipulator system. And the simulation and experimental results have been compared to those of traditional PID algorithm to show the superiority of the proposed algorithm.

     

航空遥感惯性稳定平台模糊/PID复合控制

为提高航空遥感惯性稳定平台控制系统稳定精度和扰动抑制能力,在常规PID控制的基础上设计了一种模糊控制与PID相结合的复合控制算法,分别应用于稳定平台横滚框及俯仰框系统进行实验验证。在三环控制系统位置环中将模糊控制与PID控制方法结合使用,并引入变论域思想,建立模糊/PID复合控制器,满足输出偏差变化不同时刻对PID参数整定的要求。通过模糊控制器实时调整PID参数,使系统具有良好的动、静态特性,实现多源扰动下惯性稳定平台的高稳定精度控制。分别通过仿真和静动态实验对方法进行分析和验证。实验结果表明:与常规PID控制及单纯模糊控制相比,模糊/PID复合控制器具有优越的扰动抑制能力和高稳定精度。相对传统PID控制,横滚框和俯仰框的静态均方根误差(RMS)值分别下降51%和73%、动态RMS值分别下降约20%和30%。