本發(fā)明涉及在cnc系統(tǒng)中加入一種用于直角坐標(biāo)型機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)在線多級(jí)調(diào)整的方法，屬于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，可提供一種實(shí)現(xiàn)在高速運(yùn)動(dòng)中保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及魯棒性的電機(jī)高速運(yùn)動(dòng)控制方法，適應(yīng)各類需要隨著感知結(jié)果變化要進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)更新控制領(lǐng)域的需要。
背景技術(shù)：
：：長(zhǎng)期以來，我國(guó)的大部分帶視覺控制的機(jī)器人都由國(guó)外引進(jìn)，核心技術(shù)基本被國(guó)外品牌壟斷，并且對(duì)于機(jī)器人的研究大部分是針對(duì)于裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本相對(duì)較高的機(jī)械臂，對(duì)于直角坐標(biāo)型機(jī)器人的研究相對(duì)較少。隨著自動(dòng)化控制的要求越來越高，對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人提出了更高的要求。越來越多的企業(yè)需要精度高、成本低、環(huán)境適應(yīng)能力和可維護(hù)性強(qiáng)的機(jī)器人投入工業(yè)生產(chǎn)中去。相對(duì)于機(jī)械臂而言，直角坐標(biāo)型機(jī)器人滿足了成本低以及可維護(hù)性強(qiáng)的要求，但一般的直角坐標(biāo)型機(jī)器人主要以定點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主，無(wú)法實(shí)現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置發(fā)生改變時(shí)的參數(shù)實(shí)時(shí)在線調(diào)整，無(wú)法滿足日益復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境需求，同時(shí)傳統(tǒng)的直角坐標(biāo)型機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性也無(wú)法保證。解決該問題的方法之一是在直角坐標(biāo)型機(jī)器人的基礎(chǔ)上結(jié)合機(jī)器視覺以提高對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性，如德國(guó)百格拉公司的直角坐標(biāo)型機(jī)器人與德國(guó)visioncomponents公司的智能相機(jī)相結(jié)合的系統(tǒng)在工業(yè)上的成功運(yùn)用。但是，用上述的系統(tǒng)需要從國(guó)外引進(jìn)，需要支付高昂的購(gòu)買費(fèi)用和授權(quán)費(fèi)用，無(wú)法被我國(guó)量大面廣的中小型企業(yè)所使用。因此我們提出了一種用于直角坐標(biāo)型機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)在線多級(jí)調(diào)整的方法。在現(xiàn)有方法中，傳統(tǒng)的基于時(shí)間分割的插補(bǔ)方法以及自適應(yīng)的模糊pid在國(guó)內(nèi)外已有論述，但傳統(tǒng)的時(shí)間分割插補(bǔ)法無(wú)法適應(yīng)在一次運(yùn)動(dòng)過程中軌跡的多次在線的實(shí)時(shí)調(diào)整，而自適應(yīng)的模糊pid主要用于溫控系統(tǒng)，如本文針對(duì)直角坐標(biāo)型機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線調(diào)整所運(yùn)用的以自適應(yīng)的速度曲線規(guī)劃、基于變速的插補(bǔ)控制及自適應(yīng)的模糊pid反饋控制相結(jié)合的控制方法尚未出現(xiàn)。同時(shí)該方法的特點(diǎn)在于可以對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，提高了直角坐標(biāo)型機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性，可衍生并運(yùn)用在例如工件定位，分類搬運(yùn)等的工業(yè)生產(chǎn)中。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的控制方法的參數(shù)固定，無(wú)法做到運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置發(fā)生突變后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在線實(shí)時(shí)更新及發(fā)生終點(diǎn)位置突變后系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大抖動(dòng)的問題，提供了一種基于機(jī)器視覺的，在cnc系統(tǒng)中加入一種用于直角坐標(biāo)型機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)在線多級(jí)調(diào)整的方法，保證了系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生了終點(diǎn)位置突變后，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)更新，并保證系統(tǒng)在突變前后的平穩(wěn)過渡，以達(dá)到適應(yīng)不同環(huán)境的控制流程的需要。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：在非對(duì)稱、多內(nèi)核的控制器存儲(chǔ)空間內(nèi)劃分了一個(gè)與工控主機(jī)通信所專用的內(nèi)存空間，用于存放實(shí)時(shí)更新的終點(diǎn)位置坐標(biāo)。在控制器內(nèi)增加了運(yùn)動(dòng)控制算法優(yōu)化模塊，實(shí)現(xiàn)了以自適應(yīng)的速度曲線規(guī)劃、基于變速的插補(bǔ)控制及自適應(yīng)的模糊pid反饋控制相結(jié)合的控制方法。用于直角坐標(biāo)機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)在線多級(jí)調(diào)整方法，該方法為在傳統(tǒng)cnc系統(tǒng)中以非對(duì)稱、多內(nèi)核的控制器為基礎(chǔ)，增加了運(yùn)動(dòng)控制算法優(yōu)化模塊，實(shí)現(xiàn)了以自適應(yīng)的速度曲線規(guī)劃、基于變速的插補(bǔ)控制及自適應(yīng)的模糊pid反饋控制相結(jié)合的控制方法。所述的非對(duì)稱、多內(nèi)核的控制器，劃分一塊與工控主機(jī)通信所專用的內(nèi)存空間，用于存放實(shí)時(shí)更新的終點(diǎn)位置坐標(biāo)；同時(shí)采用了以ipc通信機(jī)制、msgram為基礎(chǔ)，結(jié)合了中斷情況判斷、劃分?jǐn)?shù)據(jù)修改請(qǐng)求動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的擁有時(shí)效性保證的變量共享機(jī)制，用于在非對(duì)稱、多內(nèi)核的核間通信方面確保實(shí)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所述的運(yùn)動(dòng)控制算法優(yōu)化模塊，用于獲取實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)位置坐標(biāo)及進(jìn)行速度曲線規(guī)劃，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)反饋控制。所述的自適應(yīng)的速度曲線規(guī)劃控制，通過倍頻采樣的方式從指定內(nèi)存中獲取實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置坐標(biāo)，從而通過經(jīng)優(yōu)化后的速度規(guī)劃方法，得到自適應(yīng)的、實(shí)時(shí)的速度變化曲線。一旦發(fā)現(xiàn)兩次采樣得到的終點(diǎn)坐標(biāo)差值大于閾值，則認(rèn)為發(fā)生了終點(diǎn)變化，需要實(shí)時(shí)更新速度曲線。所述的優(yōu)化后的速度規(guī)劃方法，具體包括以下步驟：步驟(1)、初始化得到每條軸的電機(jī)所處的位置坐標(biāo)、需要運(yùn)動(dòng)到達(dá)的終點(diǎn)坐標(biāo)、目前電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度vs、電機(jī)的最大速度vmax及最大加速度amax；獲得終點(diǎn)位置坐標(biāo)以及起始坐標(biāo)后，得到各電機(jī)所需運(yùn)動(dòng)的距離s；由于目標(biāo)軸的負(fù)載、可運(yùn)動(dòng)距離、電機(jī)功率的影響，會(huì)造成不同目標(biāo)軸的電機(jī)所能達(dá)到的最大速度和最大加速度不同，因此需要在每次運(yùn)動(dòng)控制開始時(shí)進(jìn)行測(cè)量和確定；步驟(2)、獲得每條軸的電機(jī)所能達(dá)到的最大進(jìn)給率vmax，求得并初始化s型速度曲線中加加速時(shí)間t1，勻加速時(shí)間t2，減加速時(shí)間t3，加減速時(shí)間t5，勻減速時(shí)間t6，減減速時(shí)間t7為：步驟(3)、在得出各個(gè)時(shí)間段的初始值后，得到對(duì)應(yīng)加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速階段點(diǎn)的速度公式為：v2＝v1+jerk*t1*t2t1≤t＜t2公式(6)v4＝v3t3≤t＜t4公式(8)v6＝v5-jerk*t5*t6t5≤t＜t6公式(10)若要求各階段內(nèi)某一時(shí)刻的速度只需將對(duì)應(yīng)時(shí)間改為電機(jī)運(yùn)行時(shí)間t；步驟(4)、在求出各階段時(shí)間后，得到在理想狀態(tài)下不包括勻速階段的位移s為：步驟(5)、將不包括勻速階段的位移s與實(shí)際所需要運(yùn)動(dòng)的距離進(jìn)行比較，判斷是否存在勻速階段；具體情況可分為①完整的七段s型速度曲線；②不含勻速段的s型速度曲線；③不含勻速段和勻減速段的s型速度曲線；④不含勻減速段的s型速度曲線；⑤基本四段速度曲線；⑥不含勻加減速的s型速度曲線；⑦不含勻加速和勻速段的s型速度曲線；步驟(6)、在確定了一次運(yùn)動(dòng)周期的速度規(guī)劃曲線后，仍舊對(duì)指定存儲(chǔ)內(nèi)存進(jìn)行定時(shí)采樣，若兩次所得的終點(diǎn)位置坐標(biāo)差值大于設(shè)定閾值，則認(rèn)為已發(fā)生終點(diǎn)位置變化，重新啟動(dòng)規(guī)劃任務(wù)，將當(dāng)前的位置及速度作為初始化數(shù)據(jù)輸入，重新規(guī)劃新的運(yùn)動(dòng)速度曲線；若相差在閾值范圍內(nèi)，則只需將對(duì)應(yīng)時(shí)間輸入，可迅速輸出速度，縮短運(yùn)算時(shí)間。所述的自適應(yīng)的模糊pid控制，引入了周期性采樣的環(huán)節(jié)，保證了當(dāng)發(fā)生速度改變時(shí)，可以較快地將其引入模糊pid控制器中進(jìn)行運(yùn)算。自適應(yīng)的模糊pid方法在保證運(yùn)算效率的前提下，減少了普通pid方法的超調(diào)現(xiàn)象。本發(fā)明的有益效果如下：(1)通過采用基于非對(duì)稱、多內(nèi)核的控制器，實(shí)現(xiàn)了將周期性采樣，前饋控制與速度曲線規(guī)劃及模糊pid相結(jié)合的自適應(yīng)方法，達(dá)到了毫秒級(jí)的自適應(yīng)水平，用于解決現(xiàn)有的控制方法的參數(shù)固定，無(wú)法做到運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置發(fā)生突變后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在線實(shí)時(shí)更新及發(fā)生終點(diǎn)位置突變后系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大抖動(dòng)的問題。(2)非對(duì)稱、多內(nèi)核的運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，本著利用最少的硬件資源以獲得最高效的、最快速的信息傳輸為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建多路并行通道以增強(qiáng)控制器交互的實(shí)時(shí)性，控制器留有多處測(cè)試點(diǎn)和拓展引腳使該控制器具有廣泛拓展應(yīng)用性。附圖說明圖1為本發(fā)明一種算法驅(qū)動(dòng)電路控制器的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本發(fā)明一種基于時(shí)間分割法的插補(bǔ)示意圖圖3為本發(fā)明一種簡(jiǎn)單的模糊pid結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖圖4為本發(fā)明一種針對(duì)直角坐標(biāo)型機(jī)器人的新型電機(jī)控制算法軟件流程圖具體實(shí)施方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種支持實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中所述控制算法的非對(duì)稱、雙內(nèi)核的電機(jī)控制器。參見圖1，為本發(fā)明所采用控制器的結(jié)構(gòu)框圖，包括供電模塊、穩(wěn)壓模塊，主系統(tǒng)電路，通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及附屬外設(shè)vga顯示、pc端上位機(jī)，其中通信模塊用于數(shù)據(jù)的上傳存儲(chǔ)，主系統(tǒng)電路用于控制調(diào)配硬件資源，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于操控電機(jī)。所述的電源模塊考慮到要具有足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，優(yōu)選的，我們選用工業(yè)用多路220v轉(zhuǎn)24v開關(guān)電源。該24v輸送至穩(wěn)壓模塊。所述的穩(wěn)壓模塊實(shí)現(xiàn)了將直流24v電壓降壓到12v、5v以及3.3v。將各電平輸送至主系統(tǒng)電路中給各自需求的芯片供電。所述的主系統(tǒng)電路目的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互以及執(zhí)行相關(guān)控制指令，對(duì)實(shí)時(shí)和高速要求較高，優(yōu)選的，采用f28m35為主核心芯片進(jìn)而搭建主系統(tǒng)電路。并且該系統(tǒng)電路通過rs232與vga顯示屏幕相連，所述vga顯示屏幕用于顯示小球軌跡與控制平臺(tái)。該系統(tǒng)電路還通過can總線與通信模塊相連，所述通信模塊為一轉(zhuǎn)換器，并與pc端上位機(jī)相連，所述上位機(jī)將坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過usb總線傳輸給通信模塊，通信模塊將其格式轉(zhuǎn)換后傳輸給系統(tǒng)電路。系統(tǒng)電路內(nèi)部產(chǎn)生pwm電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖，通過適當(dāng)接口將其傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。為支撐所述本發(fā)明目的控制算法的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建了核心電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，應(yīng)用了一款具有共享內(nèi)存的異步多核主控芯片，實(shí)現(xiàn)了基于ipc和msgram的多核協(xié)作機(jī)制，多核結(jié)構(gòu)上應(yīng)用了主從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完美結(jié)合控制與計(jì)算寄存器目的使代碼執(zhí)行效率得到明顯提高。多核芯片其中的arm核主控制，主要起監(jiān)測(cè)和開關(guān)作用，負(fù)責(zé)描述此時(shí)的電機(jī)狀態(tài)并以此為依據(jù)根據(jù)本發(fā)明算法決定進(jìn)一步的控制命令，另外該核還負(fù)責(zé)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的接收緩存。dsp核負(fù)責(zé)處理這種控制命令，為實(shí)施者，arm核發(fā)出的命令和提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過多核芯片的一塊共享內(nèi)存區(qū)間進(jìn)行與dsp核數(shù)據(jù)的快速交互，結(jié)合dsp核負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)的反饋脈沖的精確計(jì)數(shù)，控制脈沖的精確輸出，為本發(fā)明算法的具體實(shí)現(xiàn)提供了最優(yōu)的硬件支持。參見圖4，本發(fā)明的另一個(gè)目的是針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的高速自適應(yīng)的速度曲線規(guī)劃、高速自適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制及自適應(yīng)的模糊pid反饋控制等三個(gè)方面進(jìn)行了研究，并提供了一種對(duì)高速插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生了終點(diǎn)位置突變時(shí)提高系統(tǒng)魯棒性的方法。應(yīng)用上述系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)包括如下步驟：步驟(1)、初始化得到每條軸的電機(jī)所處的位置坐標(biāo)、需要運(yùn)動(dòng)到達(dá)的終點(diǎn)坐標(biāo)、目前電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度vs以及電機(jī)可以達(dá)到的最大速度vmax及最大加速度amax等數(shù)據(jù)。獲得終點(diǎn)位置坐標(biāo)以及起始坐標(biāo)后，可以得到各電機(jī)所需運(yùn)動(dòng)的距離s。由于目標(biāo)軸的負(fù)載、可運(yùn)動(dòng)距離、電機(jī)功率等因素的影響，會(huì)造成不同目標(biāo)軸的電機(jī)所能達(dá)到的最大速度和最大加速度不同，因此需要在每次運(yùn)動(dòng)控制開始時(shí)進(jìn)行測(cè)量和確定。步驟(2)、獲得每條軸的電機(jī)所能達(dá)到的最大進(jìn)給率vmax，可以求得并初始化s型速度曲線中加加速時(shí)間t1，勻加速時(shí)間t2，減加速時(shí)間t3，加減速時(shí)間t5，勻減速時(shí)間t6，減減速時(shí)間t7為：步驟(3)、在得出各個(gè)時(shí)間段的初始值后，可以得到對(duì)應(yīng)加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速階段點(diǎn)的速度公式為(若要求各階段內(nèi)某一時(shí)刻的速度只需將對(duì)應(yīng)時(shí)間改為電機(jī)運(yùn)行時(shí)間t即可)：v2＝v1+jerk*t1*t2t1≤t＜t2公式(6)v4＝v3t3≤t＜t4公式(8)v6＝v5-jerk*t5*t6t5≤t＜t6公式(10)步驟(4)、在求出各階段時(shí)間后，可以得到在理想狀態(tài)下不包括勻速階段的位移s為：步驟(5)、將不包括勻速階段的位移s與實(shí)際所需要運(yùn)動(dòng)的距離進(jìn)行比較，判斷是否存在勻速階段。具體情況可分為①完整的七段s型速度曲線；②不含勻速段的s型速度曲線；③不含勻速段和勻減速段的s型速度曲線；④不含勻減速段的s型速度曲線；⑤基本四段速度曲線；⑥不含勻加減速的s型速度曲線；⑦不含勻加速和勻速段的s型速度曲線。步驟(6)、在規(guī)劃好一條加減速曲線后，以倍頻于插補(bǔ)周期的頻率對(duì)指定內(nèi)存進(jìn)行采樣，若發(fā)現(xiàn)由can總線傳輸至內(nèi)存的終點(diǎn)坐標(biāo)與上一周期的坐標(biāo)差值大于閾值，則認(rèn)為發(fā)生了終點(diǎn)位置的突變，需要將該時(shí)刻所處位置、運(yùn)行速度以及終點(diǎn)坐標(biāo)重新代入計(jì)算，得到新一輪的速度規(guī)劃曲線。步驟(7)、在確定好一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)所需要達(dá)到的速度后，dsp核可以通過一個(gè)周期的時(shí)間和對(duì)應(yīng)的速度得到該周期所需運(yùn)動(dòng)的步長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)步驟為：首先要將空間曲線投影至三軸，得到三個(gè)電機(jī)需要移動(dòng)的最終位移，再根據(jù)指令中的進(jìn)給速度f(wàn)(mm/min)計(jì)算出每一周期的輪廓步長(zhǎng)δl，進(jìn)而計(jì)算出各坐標(biāo)軸進(jìn)給量δx和δy，控制x和y坐標(biāo)軸分別以速度為和進(jìn)給，即可到達(dá)下一插補(bǔ)點(diǎn)，在每次插補(bǔ)判斷是否到達(dá)終點(diǎn)前后我們都要對(duì)由來自于相機(jī)的坐標(biāo)信號(hào)進(jìn)行采樣，分析判斷插補(bǔ)終點(diǎn)是否改變，采樣頻率約為插補(bǔ)頻率的3倍左右。若分析得終點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生改變，則調(diào)整插補(bǔ)算法中的終點(diǎn)，若無(wú)變動(dòng)，則以相同終點(diǎn)繼續(xù)插補(bǔ)不做任何改變。在時(shí)間分割直線插補(bǔ)法中以(xe,ye)為終點(diǎn)(本文為傳輸至電機(jī)控制芯片的落點(diǎn)坐標(biāo))，則可得到兩組推導(dǎo)公式：其插補(bǔ)示例如圖2所示，假設(shè)起點(diǎn)為ps(xs,ys,ys),終點(diǎn)為pe(xe,ye，ze)，插補(bǔ)周期為t(ms)，采樣周期與插補(bǔ)周期相同，速度為v(mm/ms)，可得：①程序段各坐標(biāo)軸增量的計(jì)算為：δx＝xe-xs公式(14)δy＝y(tǒng)e-ys公式(15)δz＝ze-zs公式(16)②程序段直線長(zhǎng)度的計(jì)算為：③插補(bǔ)進(jìn)給量的計(jì)算為：④程序段各坐標(biāo)軸步長(zhǎng)的計(jì)算為：slx＝f×δx公式(19)sly＝f×δy公式(20)slz＝f×δz公式(21)⑤初始化終點(diǎn)判斷標(biāo)識(shí)邏輯變量：若xe＝xs，則fx＝1；否則fx＝0若ye＝y(tǒng)s，則fy＝1；否則fy＝0若ze＝zs，則fz＝1；否則fz＝1⑥初始化終點(diǎn)判斷變量：如果xe≥xs，則sx＝1；否則sx＝-1如果ye≥ys，則sy＝1；否則sy＝-1如果ze≥zs，則sz＝1；否則sz＝-1⑦分速度：vx＝v×sinα公式(22)⑧速度比：步驟(8)、在確定了脈沖頻率后，dsp核在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)送對(duì)應(yīng)脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)際發(fā)送的脈沖個(gè)數(shù)由arm核進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)際移動(dòng)的脈沖個(gè)數(shù)由精度為17位的光電編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)并反饋，從而得到在未達(dá)到對(duì)應(yīng)進(jìn)給速度時(shí)與其的差值。在普通的pid反饋控制中，輸入因子和輸出的量化因子均是固定的，因此難以滿足較大范圍的控制需求，我們考慮到要在保持快速性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上擴(kuò)大可控范圍的需求，設(shè)計(jì)了將系統(tǒng)誤差e和誤差的變化量δe作為輸入因子的非線性模糊化控制器，同時(shí)采用了以查表方式獲得控制指令，進(jìn)一步提高了處理速度，最后將經(jīng)過了模糊規(guī)則處理后的kp,ki,kd三個(gè)參數(shù)輸入普通pid控制器，其中模糊pid控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。在控制規(guī)則中，偏差e取值為“pb”,“pm”,“ps”,“zo”,“ns”,“nm”,“nb”七值，δe取值范圍與e相同，根據(jù)蘊(yùn)含式ife＝aiandδe＝bithenkp＝ci,kd＝di可得以下模糊控制規(guī)則表，如表1所示：表1模糊控制規(guī)則表tab.1tableoffuzzycontrolrules其中g(shù)1(e)＝1,g2(e)＝0.7,g3(e)＝0.35。經(jīng)研究驗(yàn)證我們發(fā)現(xiàn)，在模糊自適應(yīng)機(jī)構(gòu)中，uf＝f(e,δe)kue，f的值可通過查模糊控制規(guī)則表確定，再結(jié)合傳統(tǒng)pid算法離散表達(dá)式為:ts為采樣周期，因此模糊自適應(yīng)pid輸出為：其中ti,td分別為積分時(shí)間常量和微分時(shí)間常量。對(duì)于比例因子，本文設(shè)置為根據(jù)e及δe進(jìn)行自適應(yīng)參數(shù)修正以達(dá)到提升pid控制器性能的作用，其修正規(guī)則為：若e及δe較大時(shí)，應(yīng)取較小的ke和kδe值以及較大的kd和ki值，從而達(dá)到降低對(duì)偏差以及偏差變化量的分辨率，加快響應(yīng)速度的目的；當(dāng)系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)后，則需要取較大的ke和kδe值和較小的kd和ki值，從而減小系統(tǒng)的超調(diào)現(xiàn)象，當(dāng)誤差小于閾值后，可轉(zhuǎn)而采用傳統(tǒng)pid算法對(duì)誤差進(jìn)行進(jìn)一步微調(diào)。根據(jù)以上修正模塊，可以由e及δe的值推理出參數(shù)修正的倍數(shù)n，從而計(jì)算得到新的參數(shù)進(jìn)行控制，積分時(shí)間常量又可以由微分時(shí)間常量推理得出：ti＝atd公式(27)得到積分時(shí)間常量后可得到：最后將uf和式(27),(28)代入式(26)后可以得到如下輸出式:在通過采樣發(fā)現(xiàn)脈沖頻率發(fā)生改變后，則需要重新計(jì)算e及δe，從而初始化模糊pid控制器，達(dá)到自適應(yīng)的效果。以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
：的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12