[發明專利]基于預測RBF前饋補償型模糊PID的雷達俯仰運動控制方法有效
| 申請號： | 202010250494.4 | 申請日： | 2020-04-01 |
| 公開（公告）號： | CN111273544B | 公開（公告）日： | 2022-11-15 |
| 發明（設計）人： | 徐孝彬;趙鳴暉;張磊;熊軼旸;駱敏舟;譚治英 | 申請（專利權）人： | 河海大學常州校區 |
| 主分類號： | G05B11/42 | 分類號： | G05B11/42;G05B13/02;G05B13/04;G01S7/48 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 丁濤 |
| 地址： | 213022 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 預測 rbf 補償 模糊 pid 雷達 俯仰 運動 控制 方法 | ||
本發明公開了一種基于預測RBF前饋補償型模糊PID的雷達俯仰運動控制方法，其針對一類二維激光雷達轉三維激光掃描系統，用以控制其中的二維激光雷達擺動或俯仰運動。首先采用具有前饋補償的PID算法來消除雷達俯仰運動系統中的非線性因素，模糊自適應整定PID參數，其后針對非線性因素中未知的部分，利用徑向基神經網絡(RBF)萬能逼近的特性，擬合該未知部分，并在此基礎上，采用基于狀態方程的廣義預測控制，滾動優化該控制系統以進一步減小系統輸出誤差。本發明提出的控制方法可以降低系統穩態誤差、響應時間與調節時間，因此，該控制方法可以有效的控制二維激光雷達的俯仰運動。
技術領域
本發明涉及一種基于預測RBF前饋補償型模糊PID的雷達俯仰運動控制方法，屬于伺服運動控制領域。
背景技術
隨著激光技術的發展，二維激光雷達已被廣泛應用于路徑規劃、地圖導航、無人駕駛等各個領域中，然而，隨著導航技術和機器人技術的進步，對環境的探索需要更多的信息維度和更全面的視角。因此，三維激光雷達應運而生，而成熟的多線三維激光雷達裝置復雜度高，且價格昂貴，相比之下，將二維激光雷達安裝到偏轉或俯仰運動機構上所構成的三維掃描裝置性價比更高，獲取的點云數據更加密集，可以大大降低成本。而對于此類三維激光掃描系統，二維激光雷達的俯仰運動控制尤為關鍵。
發明內容
為了克服現有技術中的不足，本發明提出了一種基于預測RBF前饋補償型模糊PID的雷達俯仰運動控制方法，可以有效控制雷達俯仰運動，用以解決此類三維激光掃描系統中雷達的俯仰伺服運動控制問題。
本發明中主要采用的技術方案為：
一種基于預測RBF前饋補償型模糊PID的雷達俯仰運動控制方法，包括以下步驟：
步驟1：根據二維激光雷達俯仰運動系統建立該系統的數學模型；
步驟2：根據步驟1建立的系統模型，設計具有前饋補償的PID控制律；
步驟3：基于步驟2設計的PID控制律，設計模糊自適應整定PID參數算法；
步驟4：對于所述系統未知的非線性部分，設計徑向基神經網絡擬合該未知部分；
步驟5：基于RBF前饋補償模糊自適應PID控制系統，設計預測控制算法優化整體系統，以改進系統輸出響應。
優選地，其特征在于，所述步驟1中，所述二維激光雷達俯仰運動系統的數學模型，具體如式(1)所示：
其中，u(t)為系統輸入，θ是俯仰的角度，Ku為PWM功率放大器放大系數，Km為電機力矩系數，R為電樞電阻，G為二維激光雷達的重力，r為雷達質心到旋轉中心的距離，J為雷達繞旋轉中心的轉動慣量；Ff(t)為基于Stribeck的摩擦模型。
優選地，所述步驟2中，具有前饋補償的所述PID控制律如式(2)所示：
其中，u*為前饋補償的控制律，θd為設定的目標角度值，e為實際輸出值與給定值的偏差，kp為比例系數，ki為積分系數，kd為微分系數。
優選地，所述步驟3中，基于所述PID控制律，對PID控制律中的kp、ki、kd三個未知參數，設計模糊自適應整定PID參數算法。
優選地，所述步驟4中，設計徑向基神經網絡擬合所述數學系統未知的非線性部分，具體步驟如下：
步驟4-1：RBF網絡算法如式(3)所示：
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于河海大學常州校區，未經河海大學常州校區許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202010250494.4/2.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
