[发明专利]基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法，该方法包括：步骤S1、建立仿人胸腔数学模型；步骤S2、设计模糊控制器；步骤S3、设计PID控制器；步骤S4、基于仿人胸腔数学模型、模糊控制器、PID控制器实施仿人胸腔位置控制，具体包括：步骤S41、设定目标位置；步骤S42、根据目标位置和实际位置得到误差和误差变化率；步骤S43、将误差和误差变化率输入到模糊PID控制器中，输出ΔKsubgt;p/subgt;、ΔKsubgt;i/subgt;、ΔKsubgt;d/subgt;；步骤S44、将三个输出量ΔKsubgt;p/subgt;、ΔKsubgt;i/subgt;、ΔKsubgt;d/subgt;输入PID控制器，从而控制仿人胸腔位置；步骤S45、将仿人胸腔反馈的实时位置与目标位置作比较，若小于期望误差则停止，否则继续执行步骤S42。本发明的仿人胸腔位置控制方法提高了系统的响应速度，极大的抑制了超调能力。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法，特别涉及一种改进的模糊PID控制算法，将模糊控制和PID控制相结合，属于智能控制算法技术领域。

背景技术

仿人胸腔用于测试柔性传感器件的重要部件，是由音圈电机和各个加工配件组装而成的。为了提高仿人胸腔的控制精度和动态响应速度，仿人胸腔采用音圈电机作为核心驱动部件。仿人胸腔控制问题实际上是针对音圈电机控制而言的。

CN108700850A中介绍了一种PID算法来控制目标系统，图1示出了其基于PID的控制算法流程框图。其具体方法包括：获取预设的给定值；实时获取对目标系统输出量的实测值；计算得到所述给定值r与所述实测值y之间的第一输入偏差值e(k)；依据公式e^(k)＝e(k)-e(k-1)-p*e(k)计算得到第二输入偏差e^(k)，其中p为收敛因子；将所述第二输入偏差e^(k)代替第一输入偏差e(k)代入PID增量公式，依据所述PID增量式算法公式计算并输出调节信号；上述现有技术中针对常规PID控制存在比例增益、积分时间、微分时间较难确定的问题，利用扩充临界比例带法的方法来得到PID的整定参数，整定后得到只含有比例增益，简化了增量表达式，在实际应用中虽然只需调整比例增益即可，降低了调试难度，但最后结果中对于大惯性过程量产生的调节响应速度仍然较慢，抑制超调能力较差，得到的效果仍然不理想。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或问题，提供一种基于模糊PID算法的仿人胸腔位置控制方法和装置。

为了达到前述发明目的，本发明采用了以下方案：

本发明的一个方面提供了一种基于模糊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应用智能算法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、建立仿人胸腔数学模型；

步骤S2、设计模糊控制器；

步骤S3、设计PID控制器；

步骤S4、基于所述仿人胸腔数学模型和模糊PID控制器实现仿人胸腔位置控制，具体包括：

步骤S41、设定目标位置；

步骤S42、根据所述仿人胸腔目标位置和实际位置得到误差和误差变化率；

步骤S43、将所述误差和误差变化率输入到模糊PID控制器中，输出ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；其中，K_p为比例系数、K_i为积分系数、K_d为微分系数；

步骤S44、将三个输出量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d输入PID控制器，从而控制仿人胸腔位置；

步骤S45、将仿人胸腔反馈的实时位置与目标位置作比较，若小于期望误差则停止，否则继续执行步骤S42。