[发明专利]一种串联机械臂精准作业的改进模糊PID控制方法

说明书

本发明公开了一种串联机械臂精准作业的改进模糊PID控制方法，该控制方法主要由经典PID控制器和模糊PID自适应控制器组成，通过选择开关根据控制变量偏差大小实现两种控制器的自动切换，本复合控制方法充分利用了经典PID线性精确控制的优点和模糊PID自适应控制灵活性、适应性的优点,既能够针对精确数学模型的线性控制问题发挥作用，又能够针对因作业环境的干扰而造成数学模型不确定的非线性控制问题发挥作用，为机器人在多重非线性因素影响的作业环境中精准作业提供一种新的解决途径。

技术领域

本发明涉及一种串联机械臂精准作业的改进模糊PID控制方法，属机器人控制理论与应用领域。

背景技术

目前，市面上出现的机器人大多为工业机器人，工作环境良好，不受其他非线性因素的影响，各种控制方法已趋于成熟，但是对于复杂工况条件下，有关机器人作业的精度控制的方法仍需进一步的研究，尤其是大田作业环境下，举例来说，农业领域使用的移栽机器人作业环境复杂敏感，极易使控制模型适应性受到局限，那么为了解决这种问题，有效控制方法的研究是该领域研究人员的重点研究内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复杂工况条件下，机器人精准作业的控制方法，为了实现上述目的,本发明提供了一种适用于串联机械臂精准作业的改进模糊PID控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种串联移栽机器人作业的改进模糊PID控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一：分别建立机械臂各关节输入和输出变量之间传递函数数学模型，通过控制各关节的精确动作以实现末端执行器按给定轨迹运行；

步骤二：以某一关节为例，建立经典PID负反馈控制模型，反复调试确定PID控制参数，并构建模糊PID自适应控制器；

步骤三:建立模糊PID自适应控制和经典PID控制复合控制模型，通过选择开关根据控制变量偏差的大小以实现模糊PID自适应控制和经典PID控制的自动切换；

步骤四：其余关节重复步骤二、三，最终以实现串联机械臂搭载末端执行器精准作业。

所述的步骤二中模糊PID自适应控制器的各控制参数依据确定下来的经典PID控制参数。

本发明的有益效果是：该控制方法主要由经典PID控制器和模糊PID自适应控制器组成，通过选择开关根据控制变量偏差大小实现两种控制器的自动切换，本复合控制方法充分利用了经典PID线性精确控制的优点和模糊PID自适应控制灵活性、适应性的优点, 既能够针对精确数学模型的线性控制问题发挥作用，又能够针对因作业环境的干扰而造成数学模型不确定的非线性控制问题发挥作用，为机器人在多重非线性因素影响的作业环境中精准作业提供一种新的解决途径。

附图说明

图1表示经典PID控制器结构简图。

图2表示模糊PID自适应控制器结构简图。

图3表示复合控制方法结构简图。

具体实施方式

实施例1：一种串联移栽机器人作业的改进模糊PID控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一：分别建立机械臂各关节输入和输出变量之间传递函数数学模型，通过控制各关节的精确动作以实现末端执行器按给定轨迹运行。

步骤二：以某一关节为例，建立经典PID负反馈控制模型，反复调试确定PID控制参数，并构建模糊PID自适应控制器。

步骤三:建立模糊PID自适应控制和经典PID控制复合控制模型，通过选择开关根据控制变量偏差的大小以实现模糊PID自适应控制和经典PID控制的自动切换。

步骤四：其余关节重复步骤二、三，最终以实现串联机械臂搭载末端执行器精准作业。

所述的步骤二中模糊PID自适应控制器的各控制参数依据确定下来的经典PID控制参数。