[发明专利]一种基于区间2型模糊逻辑控制器的柔性针靶点追踪控制方法

摘要

本发明公开了一种基于区间2型模糊逻辑控制器的柔性针靶点追踪控制方法，属于控制算法领域。首先在建立柔性针动力学模型，利用位置偏差S、位置偏差变化率转角偏差和转角偏差变化率作为区间2型模糊逻辑控制器的输入，针尖的绝对速度v和柔性针偏转的转动角速度为输出。然后将精确输入量模糊成2型模糊集，经过IF‑THEN规则库的推理引擎，得到区间2型的输出模糊集，并进行降型和解模糊化，得到绝对速度v和转动角速度输出。将绝对速度v和转动角速度作为柔性针的输入，得到柔性针输出的实际轨迹，并计算与预定轨迹的位置偏差和角度偏差，返回逻辑控制器的输入，直至位置达到目标位置。本发明计算量减小，计算速度加快，柔性针响应更快。

主权项

1.一种基于区间2型模糊逻辑控制器的柔性针靶点追踪控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、在惯性坐标系XOY下建立柔性针动力学模型，得到模型的相关参数；柔性针动力学模型对柔性针针轴与针头斜面的交点进行运动学分析；相关参数包括：柔性针针尖的绝对速度v，柔性针偏转角度柔性针偏转的转动角速度转角偏差和位置偏差S；首先，柔性针动力学模型如下：是惯性坐标系XOY下x轴方向的速度，是惯性坐标系XOY下y轴方向的速度；根据柔性针偏转角度计算柔性针的针偏转动角速度其中r为柔性针的曲率半径；柔性针的转角偏差为：柔性针的位置偏差S根据柔性针的预定轨迹和实际轨迹进行计算：为柔性针的预定轨迹,为柔性针的实际轨迹；步骤二、利用运动学模型的位置偏差S、位置偏差变化率转角偏差和转角偏差变化率作为区间2型模糊逻辑控制器的输入，针尖的绝对速度v和柔性针偏转的转动角速度为输出；精确输入量输出量步骤三、精确输入量x经过模糊化器后，模糊成用语言变量描述的2型模糊集；2型模糊集用不确定标准差高斯隶属函数表示；步骤四、建立IF‑THEN的规则库，将2型模糊集经过规则库的推理引擎得到区间2型的输出模糊集；步骤五、对推理出的输出模糊集进行降型和解模糊化，得到最终的绝对速度v和柔性针偏转的转动角速度输出；输出u₁与u₂的解模糊化均用面积中心法，采用两个不同的规则库；步骤六、将最终的绝对速度v和柔性针偏转的转动角速度作为柔性针的输入，进行柔性针的靶向追踪；步骤七、根据柔性针的靶向追踪得到柔性针输出的实际轨迹并计算与预定轨迹的位置偏差和角度偏差，返回步骤二，将两个偏差反馈给区间2型模糊逻辑控制器后作为输入进行控制，直至位置偏差为0或达到目标位置。