[发明专利]一种高速并联机器人的模糊前馈控制方法

权利要求书

1.一种高速并联机器人的模糊前馈控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、确定输入及输出变量；

采用三输入双输出的模糊控制结构：输入变量为驱动关节跟随误差e_i(i＝1,2,3,4)、关节速度关节加速度

输出变量为速度前馈控制器参数调整量ΔK_vi(i＝1,2,3,4)与加速度前馈控制器参数调整量ΔK_ai(i＝1,2,3,4)；

S2、构建模糊规则；

将各输入、各输出划分为3个区间，定义对应语言变量为NB-负大，ZO-零，PB-正大，则相应的模糊子集表示为{NB，ZO，PB}，定义模糊规则如下：

If e is PB andis PB andis PB，then ΔK_v is PB and ΔK_a is PB；

If e is PB andis PB andis NB，then ΔK_v is PB and ΔK_a is NB；

If e is PB andis PB andis ZO，then ΔK_v is PB and ΔK_a is ZO；

If e is PB andis NB andis PB，then ΔK_v is NB and ΔK_a is PB；

If e is PB andis NB andis NB，then ΔK_v is NB and ΔK_a is NB；

If e is PB andis NB andis ZO，then ΔK_v is NB and ΔK_a is ZO；

If e is PB andis ZO andis PB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is PB；

If e is PB andis ZO andis NB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is NB；

If e is PB andis ZO andis ZO，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is NB andis PB andis PB，then ΔK_v is NB and ΔK_a is NB；

If e is NB andis PB andis NB，then ΔK_v is NB and ΔK_a is PB；

If e is NB andis PB andis ZO，then ΔK_v is NB and ΔK_a is ZO；

If e is NB andis NB andis PB，then ΔK_v is PB and ΔK_a is NB；

If e is NB andis NB andis NB，then ΔK_v is PB and ΔK_a is PB；

If e is NB andis NB andis ZO，then ΔK_v is PB and ΔK_a is ZO；

If e is NB andis ZO andis PB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is NB；

If e is NB andis ZO andis NB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is PB；

If e is NB andis ZO andis ZO，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis PB andis PB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis PB andis NB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis PB andis ZO，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis NB andis PB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis NB andis NB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis NB andis ZO，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis ZO andis PB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis ZO andis NB，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

If e is ZO andis ZO andis ZO，then ΔK_v is ZO and ΔK_a is ZO；

S3、前馈控制器参数模糊调节；

采集S1中的三个输入变量并按照步骤S2定义的三个语言变量对其进行分类；然后，根据步骤S2定义的模糊规则进行推理，进而确定两个输出的语言变量；最后，将输出变量清晰化，得到速度与加速度前馈控制器参数的模糊调整量ΔK_vi与ΔK_ai，则可根据如下算法计算速度与加速度前馈控制器参数，

K_ai＝K_a0i+ΔK_ai

式中，与分别表示模糊调节前的速度与加速度前馈控制器参数初值；

在步骤S3中，设定步骤S1中的三个输入变量的阈值分别为[e]、通过采集驱动关节跟随误差e_i、关节速度关节加速度与阈值进行分步比对，确定模糊调节算法执行流程；

首先，将驱动关节跟随误差e与对应阈值[e]比对；

进一步将关节速度关节加速度与对应阈值比对；

包括模糊控制器、前馈控制器和反馈控制器，模糊控制器用于确定输入及输出变量，作为反馈控制器的输入，θ_di关节转过的角度作为前馈控制器和反馈控制器的输入，前馈控制器和反馈控制器的输出与被控伺服系统连接，被控伺服系统的输出θ_ai作为反馈控制器的输入；在步骤S3中，若满足e_i≤[e]，则认为速度与加速度前馈控制器参数准确，无需调节；

若满足e_i＞[e]，则认为速度与加速度前馈控制器参数不准确，需调用前馈控制器参数模糊调节算法进行调节；在步骤S3中，若满足且则认为机器人系统处于低速运行状态，跟随误差增大与前馈控制器参数无关，需调用模糊PID控制方法调节反馈控制器参数；

若满足且则认为机器人系统处于高速运行状态，跟随误差增大与前馈控制器参数有关。