[發(fā)明專利]基于模糊控制的PID控制器路徑控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410245823.0
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN103995535A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 姜穎韜
• 申請（專利權）人: 蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發(fā)明涉及自循跡控制技術領域，特別涉及一種基于模糊控制的PID控制器路徑控制方法。

背景技術

自循跡智能車是目前常見的自循跡設備，采用PID控制器的輸出調(diào)整電機，進行自循跡控制。PID控制，即比例、積分和微分控制的線性組合，是一種比較典型的電動機微處理器控制方式。其常用的循跡方式有：GPS導航、電磁感應導航、慣性導航、視覺導航、激光導航、預置坐標導航、光電反射導航、磁帶導航等，本發(fā)明主要針對其中的光電反射導航進行研究。

光電反射導航的工作原理如下：自循跡智能車的車身上通常安裝紅外光電傳感器，其行駛的路面通常為帶有深色引導線的淺色路面，比如貼有黑色膠帶的白紙。由于兩者對紅外線的反射系數(shù)不同，從而可根據(jù)反射的光線的強弱來判斷小車是否行駛在引導線上，并進行修正。

紅外光電傳感器的結構如圖1所示，當發(fā)光二極管射出的光線照在淺色地面時，反射光線很強，光敏三極管處于導通狀態(tài)；而當發(fā)光二極管射出的光線照在深色的引導線上時，由于光線大部分被黑色吸收，此時光敏三極管就處于截止狀態(tài)。這樣利用路面明、暗的變換即可得到相應的電機控制信號。然而，現(xiàn)有的自循跡智能車受自身機械結構，復雜的運行環(huán)境(比如復雜的彎道)，信號通信的滯后性等因素的干擾，容易造成自循跡智能車失去有效控制，因此，需要對其路徑的控制進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供了一種基于模糊控制的PID控制器路徑控制方法，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種基于模糊控制的PID控制器路徑控制方法，用以自循跡設備的路徑修正，采用模糊控制器的輸出作為PID控制器的輸入；

模糊控制器包括兩路輸入：

第一路輸入：采用一字排開的多個傳感器對路徑進行檢測，當路徑位于多個傳感器的中心位置時偏差為0，反之，路徑越偏離中心位置的傳感器則偏差越大，其中，通過對偏差取正負值分別區(qū)分自循跡設備相對于路徑偏右或偏左，其量化離散論域為：偏差E＝{-x，...，-3，-2，-1，0，1，2，3，...，x}，對應的模糊語言的變量集為：偏差E＝{Nx，...，N3，N2，N1，0，P1，P2，P3，...，Px}，并采用三角形隸屬函數(shù)對模糊語言的定量進行描述，作為第一路輸入；

第二路輸入：其量化離散論域為：偏差調(diào)整率Ec＝{-(x-1)，...，-3，-2，-1，0，1，2，3，...，(x-1)}，對應的模糊語言的變量集為：偏差調(diào)整率Ec＝{N(x-1)，...，N3，N2，N1，0，P1，P2，P3，...，P(x-1)}，并采用三角形隸屬函數(shù)對模糊語言的定量進行描述，作為第二路輸入；

模糊控制器的輸出包括：將兩路輸入轉換成ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d三個模糊PID控制量，ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d的量化離散論域為：E＝{-x，...，-3，-2，-1，0，1，2，3，...，x}，對應的模糊語言的變量集為：E＝{Nx，...，N3，N2，N1，0，P1，P2，P3，...，Px}；

PID控制器接收模糊控制器的輸出，將ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d三個模糊PID控制量去模糊化再整定為K_p、K_i和K_d三個精確控制量，并輸出信號：