[发明专利]一种基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法

权利要求书

1.一种基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，建立电动舵机的数学模型，得到所述电动舵机驱动系统的闭环传递函数，基于所述闭环传递函数，对所述电动舵机的输出角度进行控制，包括：

根据所述驱动系统中的超调量和调整时间，通过正交试验确定参数k_p、k_i、k_d；

分别将角度偏差e(t)、角度偏差变化率de(t)/dt以及调整PID控制器参数的Δk_p、Δk_i、Δk_d转换为模糊论域中的量化等级；将所述角度偏差e(t)、角度偏差变化率de(t)/dt输入模糊控制器，模糊控制器输出是调整PID控制器参数的Δk_p、Δk_i、Δk_d；

通过模糊PID控制器形成三个参数k_p′、k_i′、k_d′，得到稳定输出角度，进而对所述驱动系统进行控制；

其中，k_p′＝k_p+Δk_p，k_i′＝k_i+Δk_i，k_d′＝k_d+Δk_d。

2.如权利要求1所述的基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，所述闭环传递函数为

式中，K₁＝K_cK_PWM，K₂＝180/K_EK_iπ，K_E为反电动势系数，K_i为传动机构的传动比，T_e称之为电磁时间常数，T_m称之为机电时间常数，K_F为舵面反馈系数。

3.如权利要求2所述的基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，所述角度偏差e(t)的论域为[-1，1]，量化因为为2，所述角度偏差变化率de(t)/dt的论域为[-0.014，0.014]，量化因子为0.007，所述参数Δk_p、Δk_i、Δk_d的论域分别为[-0.1，0.1]、[-20，20]、[-0.02，0.02]，量化因子分别为0.05、10、0.01。

4.如权利要求3所述的基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，所述角度偏差e(t)分为5个等级，角度偏差变化率de(t)/dt分为5个等级，所述角度偏差e(t)及所述角度偏差变化率de(t)/dt的模糊集为{NL，NS，ZO，PS，PL}；

PID控制器参数的Δk_p、Δk_i、Δk_d均分为5个等级，模糊集为{NL，NS，ZO，PS，PL}。

5.如权利要求4所述的基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，所述模糊控制规则为：

如果角度偏差e(t)输入为较大，参数Δk_p输出为较大，Δk_i输出为较小，Δk_d输出为较小；

如果角度偏差e(t)输入为中等，参数Δk_p输出为较小，Δk_i输出为中等，Δk_d输出为中等；

如果角度偏差e(t)输入为较小，参数Δk_p输出为较大，Δk_i输出为较大；并且如果角度偏差变化率de(t)/dt输入为较小，Δk_d输出为较大，如果角度偏差变化率de(t)/dt输入为较大，Δk_d输出为较小。

6.如权利要求5所述的基于正交模糊PID的串联机械手驱动系统运动控制方法，其特征在于，所述驱动系统中的超调量在15％以内。