[發(fā)明專利]基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310362180.7
• 申請(qǐng)日: 2023-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116224771A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方灶軍;方思遠(yuǎn);張馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發(fā)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法，該方法包括：步驟S1、建立仿人胸腔數(shù)學(xué)模型；步驟S2、設(shè)計(jì)模糊控制器；步驟S3、設(shè)計(jì)PID控制器；步驟S4、基于仿人胸腔數(shù)學(xué)模型、模糊控制器、PID控制器實(shí)施仿人胸腔位置控制，具體包括：步驟S41、設(shè)定目標(biāo)位置；步驟S42、根據(jù)目標(biāo)位置和實(shí)際位置得到誤差和誤差變化率；步驟S43、將誤差和誤差變化率輸入到模糊PID控制器中，輸出ΔKsubgt;p/subgt;、ΔKsubgt;i/subgt;、ΔKsubgt;d/subgt;；步驟S44、將三個(gè)輸出量ΔKsubgt;p/subgt;、ΔKsubgt;i/subgt;、ΔKsubgt;d/subgt;輸入PID控制器，從而控制仿人胸腔位置；步驟S45、將仿人胸腔反饋的實(shí)時(shí)位置與目標(biāo)位置作比較，若小于期望誤差則停止，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟S42。本發(fā)明的仿人胸腔位置控制方法提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，極大的抑制了超調(diào)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法，特別涉及一種改進(jìn)的模糊PID控制算法，將模糊控制和PID控制相結(jié)合，屬于智能控制算法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

仿人胸腔用于測(cè)試柔性傳感器件的重要部件，是由音圈電機(jī)和各個(gè)加工配件組裝而成的。為了提高仿人胸腔的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，仿人胸腔采用音圈電機(jī)作為核心驅(qū)動(dòng)部件。仿人胸腔控制問(wèn)題實(shí)際上是針對(duì)音圈電機(jī)控制而言的。

CN108700850A中介紹了一種PID算法來(lái)控制目標(biāo)系統(tǒng)，圖1示出了其基于PID的控制算法流程框圖。其具體方法包括：獲取預(yù)設(shè)的給定值；實(shí)時(shí)獲取對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)輸出量的實(shí)測(cè)值；計(jì)算得到所述給定值r與所述實(shí)測(cè)值y之間的第一輸入偏差值e(k)；依據(jù)公式e^(k)＝e(k)-e(k-1)-p*e(k)計(jì)算得到第二輸入偏差e^(k)，其中p為收斂因子；將所述第二輸入偏差e^(k)代替第一輸入偏差e(k)代入PID增量公式，依據(jù)所述PID增量式算法公式計(jì)算并輸出調(diào)節(jié)信號(hào)；上述現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)常規(guī)PID控制存在比例增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間較難確定的問(wèn)題，利用擴(kuò)充臨界比例帶法的方法來(lái)得到PID的整定參數(shù)，整定后得到只含有比例增益，簡(jiǎn)化了增量表達(dá)式，在實(shí)際應(yīng)用中雖然只需調(diào)整比例增益即可，降低了調(diào)試難度，但最后結(jié)果中對(duì)于大慣性過(guò)程量產(chǎn)生的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度仍然較慢，抑制超調(diào)能力較差，得到的效果仍然不理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷或問(wèn)題，提供一種基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法和裝置。

為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下方案：

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法，所述仿人胸腔位置控制方法應(yīng)用智能算法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1、建立仿人胸腔數(shù)學(xué)模型；

步驟S2、設(shè)計(jì)模糊控制器；

步驟S3、設(shè)計(jì)PID控制器；

步驟S4、基于所述仿人胸腔數(shù)學(xué)模型和模糊PID控制器實(shí)現(xiàn)仿人胸腔位置控制，具體包括：

步驟S41、設(shè)定目標(biāo)位置；

步驟S42、根據(jù)所述仿人胸腔目標(biāo)位置和實(shí)際位置得到誤差和誤差變化率；

步驟S43、將所述誤差和誤差變化率輸入到模糊PID控制器中，輸出ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；其中，K_p為比例系數(shù)、K_i為積分系數(shù)、K_d為微分系數(shù)；

步驟S44、將三個(gè)輸出量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d輸入PID控制器，從而控制仿人胸腔位置；

步驟S45、將仿人胸腔反饋的實(shí)時(shí)位置與目標(biāo)位置作比較，若小于期望誤差則停止，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟S42。